高性能混凝土在公路橋梁建設中的應用

趙 山

（甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

高性能混凝土屬于全新的建筑材料，相對于傳統(tǒng)混凝土其性能有了較大提升，特別是耐久性能夠提升了100%，能夠較大程度提升混凝土結構的安全性，進一步降低維護保養(yǎng)的頻次，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，可以實現(xiàn)更好的環(huán)境保護功能。另外，高性能混凝土具有較小的收縮徐變，非常適合應用在大體積、長跨距的橋梁以及高速公路等建筑中。隨著近些年對于交通運輸安全性、公路橋梁使用壽命要求越來越高，采取高性能混凝土進行公路橋梁建設，從而提升整體建筑的抗折強度以及耐久性已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展方向，對其進行研究具有現(xiàn)實意義。

1 高性能混凝土特性分析

1.1 體積穩(wěn)定性

體積穩(wěn)定性是混凝土最為關鍵的技術指標之一，高性能混凝土的變形性能較低，其具有非常高的體積穩(wěn)定性。一般情況下常規(guī)的混凝土的彈性模量僅為23 GPa，而高性能混凝土由于所用材料和配比都有所調(diào)整，其具有更高的彈性模量（≥40 GPa）。在確?；炷练€(wěn)定性指標時最為主要的影響因素為“干縮值”，一般情況下由于高性能混凝土具有較高的彈性模量和較低的水泥漿體，因此其干縮值在90天內(nèi)始終保持＜0.04%的狀態(tài)。

1.2 強度

一般情況下常規(guī)的混凝土平均抗壓強度僅為100 MPa，而高性能混凝土的平均抗壓強度則要高出一倍（可以達到200 MPa）。相對于常規(guī)混凝土來說，高性能混凝土無論是在抗拉強度還是在抗壓強度方面都具有較大提升，其對于提升建筑設施強度具有重要作用。下表1所示為高性能混凝土的性能參數(shù)，以坍落度作為參數(shù)時，指標為180～240 mm；以凝結時間作為參數(shù)時，則是3～8 h。

表1 高性能混凝土的性能參數(shù)

1.3 自密實性

高性能混凝土具有比較好的流動性，其不容易發(fā)生離析問題，所以在實際應用時無需大量添加水分，因此高性能混凝土大流動性搭配拌勻后具有較好的自密實性，更便于澆筑施工。

1.4 水熱化

石灰是混凝土中的材料之一，石灰會對水化反應和水熱情況造成影響，同時石灰值與水化熱具有正比例關系，隨著石灰值的下降水化熱也會有所下降，也更便于混凝土施工。對于高性能混凝土來說，其石灰含量較小，因此水化反應也能夠穩(wěn)定進行，不會產(chǎn)生大量水化熱。

1.5 收縮以及徐變

對于混凝土來說，收縮與徐變剛好是相反發(fā)展的技術指標，對于高性能混凝土來說，其變化呈現(xiàn)出非常明顯的階段性差異特性。對于高性能混凝土來說，在收縮率方面，初期會隨著強度的提升而有所增加，但是在中后階段則會產(chǎn)生絕對相反狀態(tài)的變化。而對于收縮性來說，相對溫濕度對于其具有非常顯著的影響，相對于普通混凝土來說，高性能混凝土無論是在徐變總量還是在速度方面都更低，性能更強。

1.6 耐久性

耐久性是高性能混凝土最為關鍵的指標之一，高性能混凝土由于具有非常高的密實性，所以其抗化學腐蝕性能更強，無論是在防滲還是在抗凍等方面都具有較好的性能。

1.7 耐高溫性

受到較高溫度影響，常規(guī)的混凝土容易產(chǎn)生爆裂的問題，此問題是影響建筑行業(yè)最為嚴重的問題之一。之所以會產(chǎn)生混凝土爆破的情況，主要原因在于混凝土密度對于內(nèi)部水分有效排除有所限定，因此隨著溫度的上升內(nèi)部氣壓也有所升高，進而形成非常大的內(nèi)部拉伸力，從而產(chǎn)生爆破問題。而高性能混凝土內(nèi)部存在一定量有機纖維，可以在內(nèi)部形成較大的空隙，能夠有效減少內(nèi)部蒸汽壓力，避免在高溫情況下出現(xiàn)爆破的情況。

2 高性能混凝土在公路橋梁建設中的應用

2.1 工程基本概況

某橋梁工程是在已有橋梁靠海一側新建一座雙車道橋梁，同時要新建接線道路和某道路進行連接，施工內(nèi)容主要包括：橋梁工程、接線道路的路基、路面、排水、交叉工程以及相關安全設施等等，除此之外也要在北部接線區(qū)域進行公交站臺的建設。此橋梁工程以及相應接線路線總體長度約400 m，橋梁長度為85 m。該橋梁采取的是鉆孔灌注樁基礎，此橋梁上下部結構有所差異，其中上部結構主要采取的是預制預應力混凝土工型梁整體現(xiàn)澆橋面板，為了保證強度在橫向方向設置6片工型梁，而下部結構主要采取的是鋼筋混凝土雙柱墩的方式，橋臺主要采取的為鋼筋混凝土座板臺。

2.2 公路橋梁施工中應用混凝土存在的問題分析

2.2.1 蜂窩和氣穴問題

由于公路橋梁施工時會受到天氣環(huán)境、施工條件、人為因素等影響，很難嚴格控制施工所用材料的配比，從而發(fā)生不符合標準的情況，這就容易造成公路橋梁路面出現(xiàn)蜂窩以及氣穴等情況。蜂窩以及氣穴會嚴重影響到公路橋梁混凝土表面平整度，從而破壞混凝土結構的性能，進而影響到公路橋梁自身所具有的承載性能，隨著時間的積累會大大降低公路橋梁耐用性以及安全性。

2.2.2 混凝土孔道產(chǎn)生流漿的情況

一般情況下公路橋梁工程建設完工之后都要通過注漿等方式進行孔道的處理，采取此種方式可以最大程度發(fā)揮出混凝土的作用，從而有效提升公路橋梁的建設質(zhì)量。但是在實際操作過程中非常容易產(chǎn)生混凝土孔道流漿的情況，此種問題會對公路橋梁建設質(zhì)量造成非常大的影響，會大大降低道路橋梁的穩(wěn)定性，嚴重影響到工程建設的安全。所以一定要對混凝土孔道流漿情況給予足夠的重視，采取針對性措施防止出現(xiàn)此方面的問題。

2.2.3 裂縫的情況

裂縫問題是公路橋梁施工中最為嚴重的問題之一，公路橋梁在實際使用時會受到自然環(huán)境、外部載荷等因素的影響而發(fā)生損壞?；炷潦怯啥喾N原材料構成的復合材料，很多原材料在外部環(huán)境影響下會產(chǎn)生性質(zhì)的變化，這就容易引發(fā)公路橋梁路面或其他位置不均勻變化而形成裂縫。裂縫的出現(xiàn)會對公路橋梁路面穩(wěn)定性造成非常嚴重的影響，造成路面所具有的抗壓性能大大降低，從而給人們的出行安全造成威脅。

2.3 高性能混凝土在公路橋梁施工中的應用

2.3.1 嚴格控制高性能混凝土的配合比

為了有效控制高性能混凝土的屬性，在配制過程中要選擇較低水膠比，只有通過較低水膠比才可以減小混凝土孔隙率，從而有效控制滲透性獲取較高性能的混凝土。另外，較低水膠比也是提升混凝土高耐久性、高強度的基礎，通過分析可知，若是混凝土水膠比＞0.45，混凝土耐久性會下降，一般情況下高性能混凝土水膠比保持在0.2～0.4之間。在進行高性能混凝土配制過程中要按照具體應用條件摻入不同的拌合料，以此來提升混凝土使用效果。同時，在高性能混凝土配制時減水劑是重要的組成部分，為了確保減水劑和水泥具有較好相容性，要控制減水率＞20%，并且總摻入量≥1%。除此之外，高性能混凝土配制時要嚴格控制的另一因素就是骨料直徑，嚴禁在其中加入片狀或者針狀骨料，隨著骨料直徑的下降混凝土的強度也會有所上升。一般情況下高性能混凝土骨料直徑都在20 mm以下。

2.3.2 高性能混凝土在公路橋梁施工方面的應用

公路橋梁施工過程中要充分考量橋梁具體結構、其所處施工環(huán)境等方面的影響因素，要求所使用的混凝土不但要具有較高的強度，同時在耐沖擊性、抗腐蝕性等方面也要較強。一般情況下在進行離岸結構物、長大跨橋梁等建設時會應用高性能混凝土，其更多應用在主梁、墩基、墩部等方面建設。

第一，混凝土的拌制。高性能混凝土屬于多種原材料的混合料，對其進行配料拌制是確保其性能非常關鍵的工序?；炷恋呐淞虾桶柚埔话愣际沁B續(xù)進行的（高性能混凝土拌制時間≥120 s），對于體積相對較大的混凝土來說，要采取施工區(qū)域集中拌制的方式，可以利用混凝土泵以及攪拌車等對其進行運輸，之后將拌制完成的混凝土輸送到相應施工點，最后利用混凝土布料機將混凝土輸送到模板當中并振搗成型。在正式應用拌合前要根據(jù)相應標準（《混凝土攪拌機技術條件》）對于混凝土拌合物勻質(zhì)性進行檢驗，在進行混凝土攪拌之前要對粗細骨料含水率進行仔細測定，特別是要加強對天氣變化的監(jiān)控，明確粗細骨料含水量的變化情況，從而能夠第一時間對配比進行調(diào)整。

混凝土拌合物要保證顏色的一致性，避免產(chǎn)生離析以及泌水的問題?；炷辽a(chǎn)時需要定期對于拌合物的相應指標（包括：坍落度、含氣量、入模溫度、泌水率等）進行檢驗，并且要預留試件以便對其力學性能、耐久性等進行試驗。

第二，混凝土的輸送。相對于常規(guī)的混凝土來說，高性能混凝土的水灰比相對較低，具有更大的粘性，不利于其流動，所以對于高性能混凝土進行輸送時最關鍵的問題之一就是泵送問題。在進行混凝土運輸時，采用何種設備以及方法主要考量到如下幾方面因素，包括：構筑物的結構形式、混凝土的總體積、每天或每小時澆注的混凝土量、水平及垂直運輸距離和道路條件以及現(xiàn)有的供應情況、氣候條件等。總體來說，高性能混凝土運輸要滿足如下幾方面要求：①運輸時需要保證其均勻性，避免出現(xiàn)離析問題，防止?jié)仓螽a(chǎn)生麻面、蜂窩等問題；②混凝土運輸?shù)绞┕^(qū)域后一定要保持原有配比的流動性；③在運輸時間方面，需要確保混凝土在初凝之前將其澆入到模板之內(nèi)并完成振搗；④一旦混凝土運輸時出現(xiàn)了離析問題要及時報告給試驗負責人，相關工作人員要對具體情況進行分析并處理。

第三，混凝土的澆筑。澆筑之前要做好相應準備工作，重點對模板的位置準確性、構件尺寸、預拱度等進行監(jiān)測，同時也要明確預埋件的位置和數(shù)量。正式澆筑前要將模板內(nèi)部各種雜物清理干凈，澆筑時需要及時完善工程日志。在進行混凝土澆筑過程中，出料時一定要時刻查看混凝土均勻度、和易性、坍落度等情況，若是采取鉆孔灌注樁基礎，那么要特別關注首次灌注量、導管埋置深度等，要安排專人加強對泵管的檢查，避免發(fā)生漏水漏漿的情況。將混凝土從料斗內(nèi)卸出時要控制自由傾落高度≤2 m，而豎向結構進行混凝土澆筑時控制自由傾落高度≤3 m，若是條件不滿足的情況下要采取斜槽、溜管等進行下料。同時要對孔內(nèi)部混凝土面標高進行仔細監(jiān)測，特別是要對入孔數(shù)量、孔深等內(nèi)容進行檢查。在進行承臺施工時，由于平面面積較大，所以要采取豎向分層、橫向分塊的施工方式，要保證混凝土、鋼筋、模板等施工工序可以有效銜接。為了確保混凝土施工較高質(zhì)量，要采取分層的方式進行澆筑，每一層厚度要控制在100 cm之下。另外，混凝土要盡可能保持連續(xù)澆筑，要確保在下層混凝土完成初凝之前進行上層混凝土的澆筑及振搗，從而確保兩層之間能夠有效結合。在混凝土澆筑過程中要多頻次觀察模板、支架、鋼筋、預埋件、預留孔洞的變化，一旦出現(xiàn)變形問題要馬上暫停澆筑，并應在已澆筑的混凝土凝結前休整完好。

第四，養(yǎng)護。之所以進行養(yǎng)護，就是要確?；炷猎诤线m的溫濕度情況下進行凝結，最大程度發(fā)揮水泥的作用，從而得到高性能混凝土。對于采用高性能混凝土的公路橋梁來說，在進行養(yǎng)護時需要參考類似工程經(jīng)驗并進行優(yōu)化。目前應用最多的就是低溫整齊養(yǎng)護，或者采用水進行養(yǎng)護，可以有效提升工程建設質(zhì)量，同時也可以節(jié)省修復成本。

3 結束語

公路橋梁是社會發(fā)展中最為關鍵的基礎設施之一，近些年隨著各方面投入的增加，其建設規(guī)模越來越大，大大推動了各地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。同時對于公路橋梁各方面要求也大大提升，所以要不斷優(yōu)化完善公路橋梁的施工技術。在公路橋梁建設中采用高性能混凝土對于進一步提升工程質(zhì)量、延長使用壽命具有重要作用。文章主要對高性能混凝土的特性進行了簡要概述，同時對于公路橋梁混凝土施工中存在的問題進行了分析，在此基礎上提出了高性能混凝土具體應用內(nèi)容。通過文章的介紹能夠?qū)Ω咝阅芑炷恋膶嶋H應用提供一定參考和幫助，對于推動公路橋梁發(fā)展具有現(xiàn)實意義。