高性能混凝土技術在公路橋梁工程施工中的應用研究

唐 凌

(中國能源建設集團廣東火電工程有限公司,廣東 廣州 510000)

0 引言

高性能混凝土在滿足結構要求的各項力學性能基礎上，其耐用性遠遠高于普通混凝土，因此深受施工單位的青睞。在公路橋梁工程中，高性能混凝土可以充分發揮其高耐久性、高工作性和高體積穩定性的優點，保證結構使用壽命，是當前公路橋梁建設的首選。道路橋梁是我國社會經濟發展的重要紐帶，在近幾年來隨著道路橋梁建設項目的日益增多，交通運輸行業也得到了快速發展。對于道路橋梁施工建設單位來講，高性能混凝土對施工來說是一種安全且能保障施工質量的有效材料，因此，在道路橋梁施工中應用高性能混凝土技術，將極大地提高公路橋梁的結構耐久性，保證施工質量。

1 高性能混凝土的特點

1.1 物理性能優良

高性能混凝土的力學性能良好，它的最大特點就是抗壓強度很高，可以承受很大的壓力而不會開裂，同時其抗拉強度相比普通混凝土也有較大的提升。此外，通過摻入引氣劑和混凝土專用纖維，高性能混凝土會表現出極強的韌性，可以有效地承受地震荷載、疲勞荷載和短時沖擊荷載。

國內外相關研究也表明，通過適量摻入粉煤灰等礦物質粉能夠使同齡期標養或蒸養的高性能混凝土表現出較低的徐變度，從而保證高性能混凝土抗壓強度、抗拉強度和彈性模量等物理力學性能的長期穩定性。由于其優異的力學性能，使用高性能混凝土可以大幅降低公路橋梁結構的維護工作量，節省大量的人力物力。

1.2 結構耐久性強

高性能混凝土的耐用性極強，即便是在惡劣的氣候條件下，也能保持良好的穩定性。由于表面經受長期的風吹日曬，再加上大氣二氧化碳的影響，普通混凝土會發生碳化及剝離現象，從而危及到公路橋梁的結構穩定性。而高性能混凝土由于其密實的界面結構和較低的總孔隙率，具有良好的抗滲性能，可以有效地減少這種損傷，保證其在使用中的長期穩定性。

另外，現在的高性能混凝土會摻入一定配比的超細礦粉，這會進一步減少水泥和骨料之間的孔隙，改善孔隙結構，在高性能混凝土早期強化過程中顯著提高其抗裂性能。因此，高性能混凝土的抗凍融、抗硫酸鹽腐蝕及其它酸性和鹽類腐蝕的性能相比普通混凝土有較大的提升。有試驗表明，經過250次凍融處理后，高性能混凝土的力學性能幾乎沒有變化，表明該高性能混凝土可以抵御外界溫度的改變，并能維持其優異的性能[1]。

同時，高性能混凝土通過較高的原材料選擇標準以及在拌合、振搗、澆筑過程中嚴格的工藝控制，使混凝土在硬化過程中更加均勻、致密，保證其體積穩定性的優點，有效避免公路橋梁形變，確保公路橋梁的長期使用。

1.3 性價比高

同等強度的高性能混凝土與普通混凝土相比，通過高性能減水劑的摻入，用水量減少，在同等水膠比情況下，水泥用量更少，粉煤灰的摻入也使混凝土材料成本進一步降低。在工程實際施工中，通過高強高性能混凝土的使用，能夠減少混凝土和配筋用量，減少工程直接材料成本。

2 道路橋梁施工中高性能混凝土應用存在的弊端

2.1 高性能混凝土在道路建設中存在的弊端

在公路工程中，由于造價高昂、工程造價大、工期長，往往建設單位會被迫縮短工期、降低投資，導致道路建設施工中，高性能混凝土的強度和耐久度得不到保障。另一方面，高性能混凝土施工要求有很高的材料品質和技術水平，但因受生產人員及有關技術人員業務水平的局限，導致了高強混凝土的配比不夠好，從而降低了混凝土的抗壓能力和耐久性。

2.2 高性能混凝土在橋梁建設中存在的弊端

在高架橋的施工中，由于其承載力要求較高，因此對其支撐的穩定性要求較高。由于暴雨和其他自然災害造成的橋面侵蝕，會導致橋體承載力下降，易發生斷裂、損壞等問題，從而增大了行車安全隱患。高性能混凝土自身的防腐蝕、防潮、高溫等特性使得其耐久性能得到了極大的提高，然而隨著荷載的增大，其承受的壓力也越來越大，因此其磨損問題也越來越明顯，維修費用很高，而在維修上，政府并沒有太多的關注，導致高性能混凝土的耐久性下降。

2.3 高性能混凝土得不到創新和推廣，發展緩慢

目前，我國的高性能砼由于施工技術落后，無法達到工程建設的要求，導致其工作效率和工程品質下降，同時其性能指標也在不斷地改變。相關技術單位的投入程度低、工作積極性不高、工作人員缺乏溝通等因素制約了高性能水泥的發展，致使高性能混凝土的應用革新緩慢。另外，在某些邊遠的地方，公路和橋梁仍在使用著普通水泥，沒有普及到優質水泥，導致了我國的城市發展不夠健全。在科學技術突飛猛進的發展過程中，車輛的大量應用給公路、橋梁帶來了更大的負荷，而高性能混凝土的抗壓強度已經遠遠落后于時代，導致路面、橋梁的損壞和斷裂現象十分普遍，給城市交通帶來了極大的不便。

3 公路橋梁工程中高性能混凝土的使用策略

3.1 公路工程高性能混凝土的使用對策

高性能混凝土的可塑性和耐用性都很強，而且它的體積也非常的穩定，可以很好地處理雨水沖刷、冰凍等惡劣的氣候條件。因此，在公路建設中應注意控制高性能混凝土攪拌材料的流動。在保證高性能砼的良好品質的前提下，保證其具有較低的分離和較高的流動狀態。鑒于塌落程度是混凝土的關鍵因素，因此，在設計高性能砼時，應充分重視塌落程度的因素，從而確保公路工程的安全運行，確保公路的長期利用，同時也為國家的發展和現代化奠定堅實的基石。

3.2 高強砼在橋梁建設中的應用對策

高性能混凝土力學性能好，容易澆注，并且具有良好的體積穩定性和低離析能力，因此，在橋梁建設中，高性能混凝土得到了廣泛的應用。因為氣候、土壤、環境、人為等因素對橋梁的性能造成了很大的影響，因此高性能混凝土的這些特點可以有效地保障橋梁的使用壽命。由于其自身的特點，在施工時應注意澆注后的潤濕保溫，使它能最大限度地發揮高性能混凝土的特點，以確保結構的穩定性，避免結構開裂，這也是橋梁建設的關鍵。

3.3 符合橋梁施工的各項要求

在橋梁施工中使用高性能混凝土，不僅可以增強橋梁的強度、耐用性和穩定性，同時，在建筑中大量使用高質量的水泥，既能充分利用它的優點，又能保證橋梁的安全性，加速施工，保證工程的工期。在結構體系中，自重是結構中的重要組成部分，高性能混凝土在降低結構重量、減小截面高度、增加耐久性、增強結構強度方面具有重要意義[2]。

3.4 增強橋梁跨預應力

隨著科技水平的提高，人們對橋梁的需求也隨之提高，我國的交通運輸也有了很大的發展。高性能混凝土對橋梁進行了加固，使其預應力性能和強度得到了明顯的改善，從而保證了施工中的安全。

3.5 滿足橋梁施工的要求

在橋梁施工中，采用優質的水泥是十分必要的，從而使其在結構、強度、耐久性、剛度等方面都能得到極大的改善，并能完成自動化的抽水和工業用的預混合料的生產和建造。為了滿足現代建筑技術的需要，在橋梁建設中引入了高性能混凝土，以達到增強結構強度的目的。此外，利用高性能混凝土還可以有效地改善其結構的穩定，降低造價，減少資源的利用，加強結構的剛度，提高橋面的壽命。

4 高性能混凝土的施工質量控制

高性能混凝土配合不僅要達到設計強度、耐久性、工作性能等指標，還要考慮到原材料質量控制、配合比優化、施工控制、加強養護等四個方面。

4.1 原材料控制

高性能水泥的組成成分一般如下：水泥、粗骨料、細骨料、摻合料、水、添加劑等。水泥可以選用普通或42.5級的硅酸鈣，也可以選擇粉煤灰和礦渣水泥，其標號要統一，質量要穩定，不要一味追求高標號。粗集料選用粒度合理、級配良好、潔凈的小塊，顆粒尺寸通常小于25mm，否則有可能會導致離析等問題。細骨料一般用結構均勻、吸水性好、干凈自然的天然或人造中粗砂。高性能混凝土添加的摻合料主要有粉煤灰、礦渣、硅灰等。大量摻合料的加入能有效提高高性能混凝土的抗滲性，同時也能降低混凝土原材料成本，控制工程造價。拌合用水對高性能混凝土也有較大影響，一般應要求純凈無毒，使用之前進行PH值、CL-及SO4等檢測，避免對混凝土和易性和耐久性產生影響。高性能混凝土混合料的質量必須滿足《混凝土拌合物用水標準》(JGJ63-89)中有關規定。

4.2 配合比控制

水膠比的控制對提高高性能混凝土的抗滲性、耐久性和抗壓強度具有十分關鍵的作用。當水泥配比太大，會減弱混凝土的抗滲性能，所以必須嚴格控制水泥配比，同時過量使用水泥會導致高溫、低的耐蝕性、初期的低強度，因此，在高性能混凝土中，應該降低水泥用量。水泥用量降低，為了保證膠凝材料量，可以選擇粉煤灰、礦粉等摻合料替代。粉煤灰含有大量的玻璃微珠，可以分散水泥顆粒，一方面可以減少同稠度下的用水量，另一方面粉煤灰細度較小可以改善集料的顆粒級配，填充混凝土內部空隙，保證混凝土的強度和密實度[3]。

4.3 施工控制

攪拌過程控制。相比普通混凝土，高性能混凝土攪拌時間較長，攪拌前需要有預攪工序，攪拌使用的原材料必須嚴格按照施工配合比要求進行稱量，稱量偏差一般要符合如下規定：水泥和摻合料≤±1%，集料≤±2%，水≤±1%，外加劑≤±1%。

澆筑過程控制。澆筑前應檢測坍落度、水膠比、溫度等高性能混凝土的工作性能?；炷料铝蠎摽刂谱杂上侣涞牟剂细叨炔淮笥?m，以免發生混凝土離析。在澆筑期間，監理工程師應主動檢查模板，確保其尺寸、平整、清潔度符合要求，并定期復查鋼筋的各項指標，確保其符合設計規范。在施工中必須遵守施工規范，混凝土不得與模板、鋼筋發生碰撞。

振搗過程控制。在高性能混凝土施工中，振搗是一個質量控制關鍵工序。因此需要根據施工現場實際情況選擇振搗設備，不漏振和過振，確?；炷林械拇旨现匦卤环稚v實，減少混凝土蜂窩麻面現象，有效提高澆筑質量。

4.4 高性能混凝土的養護

養護是混凝土成形過程中的一個重要環節，其對水泥的力學性能有很大的影響。相較于普通混凝土，高性能混凝土具有較低的水灰比，這會導致混凝土內部水分不足，在初期凝固后由于混凝土表面水分的損失，產生微小的收縮裂紋。同時高性能混凝土早期強度提升快，3d強度一般能達到設計強度的60%，因此必須加強其早期養護，以確保其在適當的情況下能正常硬化，并使其強度快速增加。

高性能混凝土在實際施工中主要還是以濕養和涂養護劑為主，通過帶模養護和澆水養護輔助結合的養護方法保證其工藝質量。初期養護應從高性能混凝土澆筑完成后立即開始，在終凝完成后通過濕養護避免混凝土過早脫水，同時要根據設計要求對混凝土進行溫度控制，防止混凝土內外部溫差以及環境溫差過大，從而降低其強度和耐用性。

5 結 語

目前，高性能混凝土技術發展迅猛，已廣泛用于公路、橋梁等領域，對國內基礎設施建設和國民經濟開發有著重要的實際應用價值。結合工程建設的需要，應充分利用高性能混凝土自身特性，通過高強水泥研發，礦物摻合料配比優化，復合高效外加劑摻入，優質集料選擇等多種技術措施使高性能混凝土應用技術不斷完善發展。隨著科學技術的進一步發展，在公路橋梁工程中，混凝土的使用越來越普及，其綜合性能也越來越好，而高性能混凝土甚至超高性能混凝土的推廣使用，不僅能夠節約大量的建設成本，而且還能促進城市基礎設施的可持續發展。在實際工程施工中，我們需要對高性能混凝土在道路橋梁工程施工中的特點來進行全面剖析，在最大限度挖掘高性能混凝土應用在道路橋梁工程施工中的技術優勢的同時，還要規避影響道路橋梁混凝土施工工程質量的不良因素，進一步提升其在道路橋梁工程施工中的耐久性和安全性，以促進道路橋梁工程施工順利實施，保障工程質量。