高性能混凝土在路橋施工中的應(yīng)用

摘 要：高性能混凝土施工操作難度較高，對材料有較多要求，但其澆筑質(zhì)量更易把控，不會產(chǎn)生離析問題，有較強的穩(wěn)固性與強度，還有優(yōu)秀的水化熱等性質(zhì)，從而得到了廣泛的使用?；诖?，重點探討了路橋工程中高性能混凝土的應(yīng)用意義與應(yīng)用要點，希望能為相關(guān)人員提供一定參考，促進高性能混凝土得到更加有效的使用。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土；路橋工程；施工

中圖分類號：U414" " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）10-0097-03

0 引言

路橋工程屬于交通運輸體系中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，對其質(zhì)量必須要提高重視程度。高性能混凝土作為一種新型材料，在性能方面具有特殊優(yōu)勢，將其應(yīng)用到路橋工程中，能明顯提升工程項目的整體建設(shè)質(zhì)量，所以，需加強對其的研究和使用。

1 研究高性能混凝土在路橋應(yīng)用中的意義

1.1 路橋施工中應(yīng)用高性能混凝土是國際化目標(biāo)的要求

路面項目設(shè)計不僅要滿足平均強度標(biāo)準(zhǔn)，還需滿足耐久性條件，在路橋工程施工中所用混凝土材料的抗拉強度不得低于17 MPa。要通過不斷地技術(shù)研究與創(chuàng)新促進混凝土路面穩(wěn)固性、抗?jié)B能力的有效提升。

1.2 路橋施工中應(yīng)用高性能混凝土是經(jīng)濟發(fā)展的需要

交通條件較差會導(dǎo)致商品的運輸效率較低，降低了商品流通的速度，從而嚴(yán)重影響到經(jīng)濟的發(fā)展[1]。隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進程的加快，城市人口密集程度不斷提高，城市交通壓力越來越高，為了更好地滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)的交通需求，應(yīng)當(dāng)在路橋工程施工中使用高性能混凝土，從而促進國內(nèi)交通條件的有效提升，并帶動國內(nèi)經(jīng)濟水平的進一步提升。

2 高性能混凝土的主要特點

2.1 有著良好的性能

高抗折、高強度都是高性能混凝土的重要特性，將此材料應(yīng)用到路橋工程中，能夠大幅提升路面的承載性能，增加工程使用年限，提高工程經(jīng)濟與社會效益。

高性能混凝土拌合物本身流動性較強，澆筑難度較低，在成型時不會發(fā)生分層、離析等問題。

2.2 耐久性強

由于路橋工程一般建于室外，需要長期經(jīng)歷風(fēng)吹雨打、陽光曝曬，并且還要承受來往車輛的碾壓作用，如此惡劣的使用環(huán)境使之容易形成病害，而使用高性能混凝土，則可提高路橋抵御惡劣天氣、環(huán)境的影響，具有更強的耐久性[2]。

2.3 體積穩(wěn)定性

路橋項目維持項目體積的穩(wěn)定十分關(guān)鍵，這直接決定著項目的使用壽命與安全程度。高性能混凝土有著良好的體積穩(wěn)定性，在拌合物凝結(jié)硬化的初期階段形成的熱量相對較低，因此進入硬化的后期階段，產(chǎn)生的收縮形變程度也較低。

2.4 高性能混凝土經(jīng)濟效益較高

高性能混凝土自身強度高、耐久性高，因此減少了投入使用后的維修費用，使用壽命相比普通混凝土更長，使得工程造價成本大幅減少，因此經(jīng)濟效益相對較高。

3 高性能混凝土原材料的選擇

3.1 粗骨料

在進行高性能混凝土的配置時，所用粗骨料一般需要使用多種類型的金屬礦石材料。通過選擇合適的粗骨料，可以明顯提高混凝土的延展性、強度與耐用性。針對強度等級不同的混凝土，使用的骨料粒徑有一定區(qū)別。比如，當(dāng)混凝土強度要求達(dá)到C60時，則所用粗骨料直徑需要控制在3.15 cm以下；如果混凝土強度高于C60，所用粗骨料直徑應(yīng)當(dāng)控制在2.5 cm以下。

3.2 水泥

在配制高性能混凝土?xí)r，所用的水泥質(zhì)量要有所保障，并且還要控制好水泥的配比，若是水泥使用比例偏高，便會使得高性能混凝土內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮，并且釋放的熱量也會增加，從而影響到混凝土的成型效果。高性能混凝土必須要選取流動性優(yōu)秀、可溶解于高效減水劑、高強度的水泥材料，只有滿足以上３項要求的水泥，方可配制出符合路橋工程建設(shè)要求的高性能混凝土[3]。

3.3 外加劑

在高性能混凝土中摻加外加劑，可以明顯改善混凝土的性能，提升混凝土的硬度，并解決新拌合混凝土材料存在的問題。一般較為常用的外加劑包括引氣劑、減水劑、緩凝劑等。其中，減水劑的使用能在保障混凝土材料工作性的基礎(chǔ)上，明顯降低混凝土的水灰比。在配制高性能混凝土?xí)r，對于外加劑的應(yīng)用一定要結(jié)合路橋工程建設(shè)要求、混凝土的配比關(guān)系來確定，而且不可使用過量的外加劑。在摻加外加劑的情況下，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加混凝土材料的拌合時間，從而保證各類材料都可以得到徹底均勻的攪拌。

3.4 礦物細(xì)摻料

配制高性能混凝土?xí)r，用到的礦物細(xì)摻料主要包含了天然佛石巖、硅灰、石英砂粉等成分。把適宜比例的礦物細(xì)摻料應(yīng)用到混凝土中，既可以提高混凝土的工作性，降低溫升反應(yīng)，提高混凝土成型后的強度，并且還可大幅提高混凝土的耐久、抗腐蝕、抗?jié)B性能，促使路橋工程建設(shè)質(zhì)量更具保障。

在實際配制高性能混凝土?xí)r，礦物細(xì)摻料一般是摻加到水泥材料中。礦渣硅酸鹽水泥要求摻加20％～70％的礦渣，硅酸鹽水泥要求摻加20％～50％的火山灰質(zhì)等?？傮w而言，礦物摻合料與水泥的總用料在所有混凝土原料中占比必須要低于600 kg/m3。

4 高性能混凝土在路橋施工中的應(yīng)用

4.1 在橋梁工程建設(shè)中高性能混凝土的應(yīng)用

在橋梁工程施工作業(yè)中，既對混凝土材料的強度提出較高要求，并且也對耐久性有較高要求。相較于普通混凝土來說，利用高性能混凝土進行橋梁工程建設(shè)，可保證建筑體即使處于惡劣的天氣與環(huán)境中，在投入使用較長的時間之后，依舊保持良好的性能，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。所以，可把高性能混凝土運用到大跨度橋梁、離岸結(jié)構(gòu)的墩基與主梁的施工中，高性能混凝土的應(yīng)用優(yōu)點便可獲得全面展現(xiàn)，橋梁工程的經(jīng)濟與社會效益也會獲得明顯提升，并使工程的使用壽命滿足設(shè)計要求[4]。例如，位于上海市的東海大橋在修建時就使用了大量的高性能混凝土材料，比如橋梁的主梁、墩基、墩部等結(jié)構(gòu)，都是由高性能混凝土澆筑而成。

在此橋梁項目中，所用高性能混凝土普遍為各種工業(yè)廢棄材料，基于對礦粉、粉煤灰之類的廢料加以適當(dāng)處理之后，再按照規(guī)定的配比關(guān)系把礦粉、粉煤灰混合配成，從而大幅降低了工程項目的施工造價，并且也能讓澆筑作業(yè)開展更為方便，還能更加直觀地體現(xiàn)出高性能混凝土所具備的抗腐蝕、耐用性與高強度等特性。結(jié)合東海大橋案例發(fā)現(xiàn)，使用高性能混凝土進行橋梁項目的施工作業(yè)，可以明顯提高橋梁的使用壽命，增加橋梁項目各主梁間隔的距離，并減少造價成本，同時提高了工程建設(shè)質(zhì)量與經(jīng)濟效益。

4.2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

在進行現(xiàn)代化路橋項目建設(shè)時，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于具有優(yōu)秀的性能、承載性能從而獲得了普遍的使用。若是把此種先進的混凝土施工技術(shù)和高性能混凝土材料有機融合，就能起到更為突出的施工效果。

高性能混凝土本身具備高強度、耐久性，若使用此種材料制作成預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，則此構(gòu)件也就具備了堅固、耐用的特質(zhì)。而當(dāng)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件具有較高的強度之后，就可以承受住更高的承載力，提高構(gòu)件的耐久性，減少日常的維護工作，節(jié)約經(jīng)濟成本。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)本身在耐久性、堅固性方面有著較高要求，因此高性能混凝土的使用十分重要。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般要進行高精度的計算與高專業(yè)性的技術(shù)處理，由于高性能混凝土在施工質(zhì)量的穩(wěn)定性方面十分可靠，使得二者結(jié)合能實現(xiàn)更好的優(yōu)勢互補。因為高性能混凝土有著優(yōu)秀的工作性、流動性，施工作業(yè)時對于尺寸精度、形狀的控制較為輕松到位，使得預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的施工步驟得到明顯精簡，提升總體施工效果。

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般需要進行復(fù)雜繁瑣的加載處理，還需考慮各方面的盈利條件，例如拉/壓應(yīng)力、扭矩力等。而高性能混凝土有著優(yōu)秀的力學(xué)性能，比如高彈性模量、低蠕變性，使之可以更為有效地滿足施工要求，適應(yīng)復(fù)雜多變的施工條件。如此既能夠提升預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的綜合應(yīng)用性能，還可以在適當(dāng)程度上減少由于應(yīng)力太過集中或者是疲勞而引起的預(yù)應(yīng)力不足的問題。

將高性能混凝土和預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來應(yīng)用，也能提升路橋工程的環(huán)保性[5]。高性能混凝土配制時所用的水量比普通混凝土對工業(yè)副產(chǎn)品的用量更低，可以節(jié)約各類資源的使用，提高材料利用效率。預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠降低對鋼材的使用數(shù)量，二者結(jié)合之后，就能大幅降低對材料的耗用量。

使用高性能混凝土作為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)材料，既可以提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、耐久性，還在經(jīng)濟性、環(huán)境保護方面具有突出優(yōu)勢，應(yīng)用價值較高，而這也是高性能混凝土得到越發(fā)廣泛使用的一項重要原因。

4.3 高性能混凝土在公路施工中的應(yīng)用

高性能混凝土有著高強度、耐久性好、穩(wěn)固性高等諸多優(yōu)點，在公路工程的施工作業(yè)中較為常用，能夠大幅提升路基建設(shè)質(zhì)量，并降低鋼材、水泥等材料的使用量?；谄淞鲃有詮姟ば愿?、澆灌性好等優(yōu)點，能促使整個工程項目的施工速度加快，取得更好的建設(shè)效率與效果。

高性能混凝土的特點體現(xiàn)出了其能夠充分承受住長時間的雨雪、風(fēng)沙侵蝕等，相較于一般性的公路項目而言，應(yīng)用高性能混凝土建設(shè)的公路使用年限更長，因此總體經(jīng)濟性更高。不過，高性能混凝土的建設(shè)造價也相對更高，相對于普通混凝土而言，在前期的投資成本較高。所以，在實際的公路建設(shè)中，必須要根據(jù)環(huán)境的具體特征、工程建設(shè)需求來合理選擇何種混凝土材料[6]。

將高性能混凝土運用到公路項目中，可基于環(huán)境、道路施工的具體需求挑選合適的原材料，制定科學(xué)合理的材料配合比，并對拌合料中摻加適量的復(fù)合高效外加劑，并且還需摻加硅灰、粉煤灰之類經(jīng)特殊處理的工業(yè)廢棄材料?；谝陨洗胧?，可提升混凝土拌合料的流動性、技術(shù)性能，使得建成的公路項目具有更強的耐用性。

4.4 特殊環(huán)境（如高咸、低溫、高濕）下的應(yīng)用

基于特殊環(huán)境下修建基礎(chǔ)設(shè)施難度較高、工藝流程復(fù)雜性較強、技術(shù)要求較高。若是使用傳統(tǒng)的建設(shè)材料，特別是普通混凝土，是無法滿足特殊環(huán)境下的工程建設(shè)要求的。而高性能混凝土因為具有優(yōu)秀性能，在特殊環(huán)境下具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。

4.4.1 高咸度條件下的應(yīng)用

對于高咸度條件，比如沿海地帶、鹽堿區(qū)域等，普通混凝土極易在鹽分的滲透作用下發(fā)生腐蝕，使得鋼筋銹蝕速度加快，并且也會出現(xiàn)混凝土剝落的情況。高性能混凝土本身滲透性較差，還具有較強的抗裂能力，就可抵御鹽分的滲透與腐蝕，由此延長結(jié)構(gòu)配件的使用年限。此種特性使得高性能混凝土在沿海地帶、鹽堿區(qū)域的路橋工程項目施工而言有著突出的應(yīng)用優(yōu)點，可以減少工程投入使用后的運營維護費用，使得整個工程的結(jié)構(gòu)耐用性大大提升[7]。

4.4.2 低溫條件下的應(yīng)用

低溫條件下，普通混凝土極易形成裂縫或是發(fā)生脫落，特別是對于冬季氣溫極低的北方地區(qū)。但高性能混凝土則具有優(yōu)秀的冷裂性能、抗凍融能力，并且因為其還有著較強的抗裂、低滲透特性，就能避免水分滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，進而降低凍融循環(huán)帶來的損壞作用。此方面特征使之成為北方城市中修建路橋工程的主要材料。

4.4.3 高濕度條件下的應(yīng)用

高濕度條件下，高性能混凝土一樣具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。因為其滲透性較差、強度較高，就能避免水分、各類有害物質(zhì)的滲入，由此延長了工程的使用年限。此特性使之在熱帶、亞熱帶地區(qū)，特別是一些常年處于季風(fēng)性氣候、濕度較高的區(qū)域，有著較高的實用價值。

高性能混凝土的以上優(yōu)點并非是彼此孤立存在的，而且能夠疊加作用、彼此影響的。例如，高抗裂性、滲透性較差的優(yōu)點使得高性能混凝土既能夠抵御鹽分的腐蝕作用，也能讓其在寒冷、高濕度條件下具有較強的耐用性。此種多元性的性能優(yōu)勢，使得高性能混凝土可以使用在更加復(fù)雜、變化性強的環(huán)境之中，因此適用范圍相對更廣[8]。

5 結(jié)束語

將高性能混凝土材料應(yīng)用到路橋工程建設(shè)中，對于保證工程項目的建設(shè)質(zhì)量有著重要作用。近幾年，高性能混凝土因為自身的優(yōu)秀性能受到了建筑行業(yè)的青睞，加強了對高性能混凝土的應(yīng)用力度，并更加注重對其應(yīng)用價值的研究探索，可以預(yù)見高性能混凝土今后在路橋項目中必定會得到更加廣泛的使用。

參考文獻(xiàn)

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