高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

楊柳俊杰、何昆

（上饒京寶路橋工程有限公司，江西 上饒334100）

0 引言

高性能混凝土具有強(qiáng)度高、剛度高等優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代公路橋梁建設(shè)質(zhì)量需求，其相比傳統(tǒng)普通混凝土在耐久性方面也得到明顯提升。由于公路橋梁始終處在自然環(huán)境下，面對(duì)不同的氣候條件，高性能混凝土材料的應(yīng)用，有利于增強(qiáng)公路橋梁的綜合性能，通過(guò)優(yōu)越的抗?jié)B性、密實(shí)性，有效應(yīng)對(duì)各類環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)憑借穩(wěn)定、長(zhǎng)期的力學(xué)性能承受車輛荷載。

1 高性能混凝土概述

1.1 高性能混凝土的發(fā)展背景

在城市發(fā)展建設(shè)推動(dòng)下，建筑行業(yè)迎來(lái)全面發(fā)展，各類新技術(shù)、新材料層出不窮，這也極大程度地滿足了我國(guó)各類建筑的施工需求。其中混凝土作為建筑工程中使用最多的材料之一，決定著建筑工程項(xiàng)目的總體質(zhì)量，傳統(tǒng)普通混凝土材料后期維修困難，且性能較差，常導(dǎo)致建筑混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足。通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)普通混凝土結(jié)構(gòu)，在使用20～25 年后70%的工程需要進(jìn)行大規(guī)模維修，尤其是對(duì)質(zhì)量要求較高的公路橋梁的建筑，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到預(yù)期的使用壽命要求。

新型高性能混凝土的誕生，確實(shí)改善了建筑混凝土結(jié)構(gòu)性能不足、使用壽命較短等問(wèn)題，并且具有較強(qiáng)的環(huán)保性，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。從工程實(shí)踐能看出高性能混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、穩(wěn)定性更強(qiáng)，因此高性能混凝土對(duì)于我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)有著重要的助推作用。

1.2 高性能混凝土的具體特性

在現(xiàn)代建筑工程中高性能混凝土屬于可持續(xù)發(fā)展材料，與傳統(tǒng)普通混凝土相比具有巨大優(yōu)勢(shì)，比如基礎(chǔ)強(qiáng)度得到大幅度提高，滿足了不同建筑結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度與剛度的要求。再如高性能混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及抗剪切強(qiáng)度等，因此承載能力更為優(yōu)異，較為適合公路橋梁工程項(xiàng)目，能夠輕松應(yīng)對(duì)車輛通行帶來(lái)的荷載壓力。目前來(lái)看高性能混凝土材料已經(jīng)成為公路橋梁建設(shè)的首選，性能上的提升不僅延長(zhǎng)公路橋梁使用壽命，還有利于獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，高性能混凝土具備一定耐久性，混凝土結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)對(duì)各種惡劣的氣候條件，即使長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境下，也能避免對(duì)公路橋梁質(zhì)量造成影響。同時(shí)，高性能混凝土在施工過(guò)程中，由于自身較低的水泥漿體和較高的彈性模數(shù)，不會(huì)輕易出現(xiàn)變形問(wèn)題，即使受到熱脹冷縮的影響，也可以有效地預(yù)防公路橋梁路面裂縫等病害。

2 高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的發(fā)展趨勢(shì)

目前，高性能混凝土正在朝著綠色環(huán)保方向發(fā)展，傳統(tǒng)普通混凝土材料在施工過(guò)程中對(duì)自然環(huán)境的影響較大，混凝土屬于人造材料，需要消耗大量資源、能源，加上施工過(guò)程中的污染，違背了我國(guó)持續(xù)發(fā)展理念要求。不過(guò)高性能混凝土在環(huán)保方面得到顯著提升，且在施工中不斷優(yōu)化調(diào)整，環(huán)保效果也在持續(xù)增強(qiáng)，大大降低了環(huán)境污染問(wèn)題。另外，高性能混凝土的耐久性、抗?jié)B性仍存在巨大潛力，通過(guò)在施工中不斷優(yōu)化調(diào)整，切實(shí)改善了高性能混凝土綜合性能，目前國(guó)外已經(jīng)成功研發(fā)出立方體抗壓強(qiáng)度在200～800MPa 的高性能混凝土，并且已經(jīng)逐漸推廣到各類建筑工程中。

3 高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的注意事項(xiàng)

3.1 礦物摻和料問(wèn)題

高性能混凝土由多種不同材料按照相應(yīng)的比例配制而成，如礦物摻和料就是影響混凝土性能的重要材料之一，礦物摻和料的使用量與高性能混凝土凝固時(shí)間成正比，如果配置過(guò)程中未能注意礦物摻和料的使用，可能引起凝固時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，對(duì)施工進(jìn)度造成直接影響。在摻入量高于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，凝固時(shí)間便會(huì)超過(guò)規(guī)定時(shí)間，并且會(huì)增加混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的概率，對(duì)施工質(zhì)量造成威脅。因此配比過(guò)程中要綜合考慮環(huán)境、建筑類型等因素，將礦物摻和料用量控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。

3.2 設(shè)計(jì)規(guī)范問(wèn)題

對(duì)于高性能混凝土的使用來(lái)說(shuō)，應(yīng)注意科學(xué)配比，以往很多施工人員未能嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配比操作，由于忽視細(xì)節(jié)導(dǎo)致高性能混凝土材料粗糙。另外，在缺乏了解的前提下進(jìn)行配比，忽視了外加劑的使用，或配合比計(jì)算錯(cuò)誤無(wú)法滿足指標(biāo)要求。因此要注意把控混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范，混凝土配合比要根據(jù)建筑施工強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大程度地發(fā)揮出高性能混凝土的作用。

4 高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用策略

4.1 高性能混凝土施工準(zhǔn)備

公路橋梁不僅長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境下，同時(shí)還會(huì)受到通行車輛的荷載與車輛輪胎摩擦，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫或破損，高性能混凝土材料的應(yīng)用，增強(qiáng)了公路橋梁的質(zhì)量，改善了路面破損等諸多問(wèn)題，為人們提供良好的出行保障，并且降低了后續(xù)的維護(hù)管理投入。為了發(fā)揮出高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)，在施工前應(yīng)做好實(shí)地考察，了解當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、氣候變化等，降低溫度變化帶來(lái)的負(fù)面影響。另外，施工過(guò)程中想要發(fā)揮出綜合性能，需要處在特定的環(huán)境條件下才能實(shí)現(xiàn)，若環(huán)境達(dá)不到要求便會(huì)形成質(zhì)量問(wèn)題，如裂縫、麻面、沉陷等。因此，在施工前應(yīng)選好拌和場(chǎng)地，根據(jù)施工要求選擇拌和設(shè)備，提前準(zhǔn)備好各類原材料，并加強(qiáng)抽樣檢查，避免影響公路橋梁建設(shè)質(zhì)量。

4.2 高性能混凝土配合比

在前期準(zhǔn)備工作結(jié)束后，按照公路橋梁工程項(xiàng)目要求，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的高性能混凝土配合比，這也是發(fā)揮出高性能混凝土材料綜合優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)條件。

首先，在配置過(guò)程中應(yīng)采用較低的水膠比，以此來(lái)減少混凝土材料的孔隙率，同時(shí)嚴(yán)格控制高性能混凝土的滲透性，此外比較低的水膠比設(shè)計(jì)有利于提高混凝土耐久性、強(qiáng)度等指標(biāo)。通過(guò)對(duì)以往的工程案例進(jìn)行分析得知，混凝土水膠比的設(shè)計(jì)＞0.45%，會(huì)對(duì)混凝土耐久性能造成負(fù)面影響，所以正確的水膠比應(yīng)該保持在0.2%～0.4%之間。

其次，高性能混凝土配置時(shí)還會(huì)按照要求摻入其他拌和料，強(qiáng)化混凝土的綜合性能，尤其注意控制減水劑的使用量，為了保證減水劑與水泥材料形成良好的相容性，應(yīng)按照減水率＞20%，總摻入量≥1%的原則進(jìn)行配制。

最后，嚴(yán)格控制骨料的直徑，這也是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在配置過(guò)程中盡量避免使用片狀或針狀骨料，大多數(shù)情況下高性能混凝土的配制，骨料直徑保持在20mm 以下較為適宜。

4.3 高性能混凝土的拌制

由于高性能混凝土屬于多種不同原料的混合物，因此配料拌制是關(guān)乎性能的重要工序，必須要保證其拌制均勻。大多數(shù)情況下配料與拌制連續(xù)進(jìn)行，可以按照拌制時(shí)間≥120s 的標(biāo)準(zhǔn)攪拌，若混凝土體積較大，應(yīng)采取區(qū)域集中攪拌的方法。攪拌結(jié)束后采用專業(yè)的設(shè)備及時(shí)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)布料機(jī)直接放入模板振搗成型。攪拌結(jié)束后，材料顏色均勻沒(méi)有任何差異、不存在泌水或離析問(wèn)題，即可檢驗(yàn)高性能混凝土的力學(xué)性能、耐久性等指標(biāo)。

4.4 高性能混凝土的運(yùn)輸

相比傳統(tǒng)普通混凝土材料，高性能混凝土在水灰比上明顯較低，導(dǎo)致材料黏性不利于流動(dòng)，所以要嚴(yán)格控制高性能混凝土的運(yùn)輸和泵送。高性能混凝土運(yùn)輸需要重視幾個(gè)關(guān)鍵因素，比如公路橋梁結(jié)構(gòu)的形式、工程項(xiàng)目的總體面積以及不同結(jié)構(gòu)的澆筑量等。同時(shí)要考慮好混凝土運(yùn)輸線路、氣候條件等問(wèn)題，確保道路通暢，能夠及時(shí)供應(yīng)混凝土材料，運(yùn)輸過(guò)程中則要注意均勻性，避免出現(xiàn)離析影響質(zhì)量，導(dǎo)致施工后出現(xiàn)裂縫、麻面等。為了保證施工質(zhì)量，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行澆筑施工，并按照要求完成振搗等操作，若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)及時(shí)上報(bào)給負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理。

4.5 高性能混凝土澆筑施工

高性能混凝土澆筑施工應(yīng)提前明確模板的具體位置、構(gòu)件尺寸等，同時(shí)掌握預(yù)埋件的具體數(shù)量與位置，澆筑前將木板內(nèi)雜物清理干凈，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行澆筑。另外，倒入混凝土?xí)r注意查看混凝土材料的均勻程度、坍落度以及和易性，如果施工過(guò)程中采用鉆孔灌注樁技術(shù)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)灌注量、導(dǎo)管埋設(shè)深度的控制，可以安排專業(yè)人員進(jìn)行管理檢查，避免出現(xiàn)漏水漏漿等問(wèn)題。

首先，在高性能混凝土從料斗內(nèi)卸出的過(guò)程中，必須控制好自由傾落高度應(yīng)≤2m，如果為豎向結(jié)構(gòu)施工，則要將自由傾落高度控制在≤3m 的標(biāo)準(zhǔn)，若施工過(guò)程中無(wú)法滿足此需求，應(yīng)采用斜槽、溜管下料。

其次，施工過(guò)程中采用分層澆筑技術(shù)，每層厚度應(yīng)控制在100cm 以下，澆筑時(shí)避免中斷操作，盡量保證澆筑施工的連續(xù)性，每層混凝土澆筑初凝前開始上層施工，加強(qiáng)兩層之間的融合度。

最后，澆筑施工時(shí)觀察預(yù)埋件、模板的變化，是否存在變形等問(wèn)題，若發(fā)現(xiàn)模板變形，應(yīng)及時(shí)停工修正，避免對(duì)施工質(zhì)量造成影響。

4.6 高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)

在高性能混凝土澆筑施工結(jié)束后，應(yīng)重視公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理，這也是預(yù)防裂縫的有效方法。應(yīng)通過(guò)觀察、定期檢查判斷是否存在質(zhì)量問(wèn)題，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫，應(yīng)及時(shí)鑿除重新澆筑，若只是混凝土結(jié)構(gòu)的表面出現(xiàn)些許裂縫，直接澆筑修復(fù)即可。目前混凝土養(yǎng)護(hù)處理主要通過(guò)覆蓋塑料薄膜、灑水等方法進(jìn)行溫度控制。

首先，在氣溫急劇降低的條件下，必須及時(shí)覆蓋好塑料布，保證混凝土結(jié)構(gòu)不會(huì)受到溫度影響，以此來(lái)增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

其次，混凝土澆筑施工初凝后應(yīng)及時(shí)拆除模板，在確?；炷烈呀?jīng)完全達(dá)到硬化標(biāo)準(zhǔn)后，謹(jǐn)慎拆除避免磕碰損壞混凝土結(jié)構(gòu)。

最后，由于高性能混凝土水膠比更低，相比傳統(tǒng)普通混凝土材料施工結(jié)束后內(nèi)部處于缺水狀態(tài)，表面泌水性差，必須做好養(yǎng)護(hù)管理，混凝土初凝階段表面就已經(jīng)形成失水現(xiàn)象，若不加強(qiáng)管理便會(huì)形成細(xì)微的裂縫，養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)及時(shí)灑水，保證高性能混凝土結(jié)構(gòu)表面始終處在濕潤(rùn)的狀態(tài)，避免過(guò)度失水引發(fā)收縮裂縫或耐久性降低等問(wèn)題。

4.7 高性能混凝土常見(jiàn)問(wèn)題控制

如果材料配合比存在問(wèn)題，施工后混凝土路面就會(huì)產(chǎn)生蜂窩、麻面，嚴(yán)重影響公路橋梁混凝土表面平整度，若不加強(qiáng)處理還會(huì)擴(kuò)大，影響混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致公路橋梁綜合性能降低。因此，在施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制、優(yōu)化材料配比，滿足公路橋梁建設(shè)需求，在減少蜂窩、麻面等質(zhì)量問(wèn)題的同時(shí)，提高公路橋梁耐久性。

另外，裂縫也是比較常見(jiàn)的問(wèn)題之一，主要由自然環(huán)境或自身溫度條件等因素形成，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)溫度控制，確?；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫度條件一致，避免內(nèi)部形成收縮應(yīng)力引發(fā)裂縫。

4.8 高性能混凝土質(zhì)量評(píng)估

對(duì)于公路橋梁高性能混凝土施工來(lái)說(shuō)，做好質(zhì)量評(píng)估是一項(xiàng)重要任務(wù)，質(zhì)量評(píng)估大多以設(shè)計(jì)、施工竣工兩個(gè)階段為主。設(shè)計(jì)階段由專業(yè)的技術(shù)人員展開全面分析，結(jié)合以往公路橋梁工程中的傳統(tǒng)普通混凝土數(shù)據(jù)，對(duì)高性能混凝土材料進(jìn)行對(duì)比，按照分析結(jié)果為施工流程提供指導(dǎo)，確保發(fā)揮出高性能混凝土的最大化價(jià)值。施工竣工階段會(huì)參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高質(zhì)量混凝土結(jié)構(gòu)與整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，明確其中存在的異常問(wèn)題，提前優(yōu)化調(diào)整，保障施工質(zhì)量。

總而言之，在質(zhì)量評(píng)估工作中，應(yīng)結(jié)合高性能混凝土各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，確保施工質(zhì)量能夠達(dá)到國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

公路橋梁建設(shè)推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為了加強(qiáng)交通體系建設(shè)，我國(guó)不斷擴(kuò)大公路橋梁工程規(guī)模，同時(shí)提高了公路橋梁的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)下想要優(yōu)化公路橋梁綜合性能、延長(zhǎng)使用壽命，應(yīng)合理應(yīng)用高性能混凝土材料，利用高性能混凝土的耐久性與適應(yīng)性，滿足公路橋梁的建設(shè)需求。施工過(guò)程中注意高性能混凝土材料的把控，通過(guò)完善配比、做好養(yǎng)護(hù)，提升公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，緩解交通運(yùn)輸行業(yè)逐漸上升的壓力。由此可見(jiàn)，高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中有著積極影響，有利于推動(dòng)我國(guó)交通行業(yè)持續(xù)性發(fā)展。