路橋施工中高性能混凝土的應(yīng)用
2012-02-22 來(lái)源：作者：楊維忠 來(lái)源：中國(guó)鳴網(wǎng)
高性能混凝土是一種擁有特殊用途的混凝土，該混凝土擁有特殊的的性能，如果采用常規(guī)的攪拌方法和材料，難以實(shí)現(xiàn)高性能混凝土的特殊用途。在高性能混凝土施工過(guò)程中，必須要通過(guò)各種方法來(lái)提高混凝土性能，比如提高澆筑等方法，使混凝土的性能得以充分發(fā)揮，更能夠增加其穩(wěn)定性，在惡劣環(huán)境下能夠延長(zhǎng)使用壽命。在施工中，高性能混凝土往往被混同于高強(qiáng)度混凝土，實(shí)質(zhì)上高性能混凝土除了高強(qiáng)度的特點(diǎn)外，還具有高鋼度、高彈性和高耐久性等特點(diǎn)，有著普通混凝土難以比擬的優(yōu)越性。
一、路橋施工中使用高性能混凝土的意義
伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)，交通運(yùn)輸占據(jù)著越來(lái)越重要的位置，公路和橋梁的施工質(zhì)量也得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，延長(zhǎng)公路和橋梁的使用壽命是施工單位首要的任務(wù)，高性能混凝土的使用也成為混凝土施工工藝的發(fā)展趨勢(shì)。
在國(guó)際混凝土路面會(huì)議上，專(zhuān)家提出公路和橋梁的表面設(shè)計(jì)在符合一般的平均強(qiáng)度的要求基礎(chǔ)上，更要保證路面的耐久性和高彈性。在混凝土路面的發(fā)展趨勢(shì)中，國(guó)際目標(biāo)提出了17MPa的抗拉強(qiáng)度，這種超高性能的混凝土在路橋中常用來(lái)鋪筑連續(xù)的路面，因此，只有通過(guò)廣泛使用高性能混凝土才能實(shí)現(xiàn)提高混凝土路面的抗?jié)B透性和致密性的要求。在路橋施工中，廣泛使用高性能混凝土，能夠明顯地提高路面的承載能力，減薄路面的厚度，一方面延長(zhǎng)了混凝土路面的使用壽命，另一方面減少施工成本，降低工程造價(jià)。另外，采用高性能混凝土澆筑的路面，具有足夠的耐久性，即使長(zhǎng)期在惡劣的環(huán)境和氣候下，也能夠保證在其所設(shè)計(jì)的使用期內(nèi)不會(huì)影響到施工以及其他正常工作。
二、路橋施工中高性能混凝土的應(yīng)用
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在長(zhǎng)大橋梁和許多離岸結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)和施工中，高性能混凝土被廣泛的應(yīng)用，也包括大跨橋所需要的各種拌合物。高性能混凝土由于具有高超的易于澆筑、長(zhǎng)期不變形的力學(xué)性能，在施工初期的強(qiáng)度和韌性都比較高，并且穩(wěn)定性好，能夠在各種惡劣的環(huán)境和氣候下，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)壽命，增加強(qiáng)度和流動(dòng)性、提高建筑物耐久性的要求，被廣泛推廣。在橋梁施工中大力推廣高性能混凝土的使用，延長(zhǎng)橋梁使用壽命的同時(shí)，節(jié)約工程造價(jià)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
另外，值得注意的是，人們所關(guān)注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設(shè)計(jì)壽命l00年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇，成為特殊的摻和材料，使海工混凝土既有高強(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕等特性，又易于施工，直接節(jié)約材料成本2000萬(wàn)元。不僅效果穩(wěn)定，還能能提前感知混凝土的過(guò)度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：跨徑更長(zhǎng)；主梁間距更大；構(gòu)件更?。荒途眯栽鰪?qiáng)；力學(xué)性能加強(qiáng)。
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高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強(qiáng)度，為此它能相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間承受水沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境，高性能混凝土在道路應(yīng)用中，其耐久性?xún)?yōu)點(diǎn)極為突出，一方面它可以提高路基施工質(zhì)量，確保路基不下沉；另一方面需解決道路混凝土強(qiáng)度等級(jí)低，水泥用量少，從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo)，同時(shí)要具有高強(qiáng)、高施工性（高流動(dòng)、高粘聚性、高可澆注性）等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是：通過(guò)對(duì)原材料進(jìn)行選擇，優(yōu)化混凝土配比，摻入復(fù)合高效外加劑，同時(shí)摻入一些經(jīng)過(guò)處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等，并從混凝土拌和物的流動(dòng)性、施工工藝方面考慮，以獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的高強(qiáng)混凝土。同時(shí)其耐久性要大大好于普通混凝土。道路高性能混凝土應(yīng)根據(jù)道路混凝土的特點(diǎn)，結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮其各方面的性能要求來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。但如果能從改變道路混凝土的施工工藝出發(fā)，不采用滑模攤鋪施工，而采用高流態(tài)（接近自流平），坍落度達(dá)240mm—270mm的混凝土來(lái)施工，則該方法進(jìn)一步豐富了道路高性能混凝土的內(nèi)涵，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是不可估量的。
三、高性能混凝土原材料選擇與配合比試驗(yàn)
高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，沒(méi)有統(tǒng)一的條條框框。選擇合適的原材料，優(yōu)化配合比參數(shù)，或是根據(jù)合理的性能有目的地進(jìn)行少量的試配，然后由試配結(jié)果使配合比的參數(shù)具體化，便是高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的合理途徑。
1、正確選擇原材料
?。?）水泥：除水泥的強(qiáng)度等級(jí)外，水泥礦物組成和細(xì)度都對(duì)高性能混凝土的性能有影響。在選擇水泥時(shí)不僅要求滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，還要求水泥細(xì)度不宜過(guò)細(xì)，早期強(qiáng)度不宜過(guò)高。
（2）摻和料：摻和料對(duì)混凝土工作性、力學(xué)性能及混凝土內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)的改善，大大提高了混凝土的耐久性，克服了硅酸鹽水泥混凝土存在的許多潛在的及現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，因而這類(lèi)能顯著改善混凝土耐久性和工作性的活性礦物摻和料是配制高性能混凝土必不可少的組分。
?。?）外加劑的選用：配制高性能混凝土的關(guān)鍵之一是選擇與水泥相容性好的外加劑。外加劑與水泥的適應(yīng)性較好時(shí)表現(xiàn)為：新拌混凝土工作性能得到明顯的改善；根據(jù)需要能有效控制混凝土凝結(jié)時(shí)間；坍落度損失??；混凝土密實(shí)性好；各齡期強(qiáng)度有較大的提高；混凝土各耐久性指標(biāo)有較大提高。
?。?）對(duì)集料的要求：與普通混凝土相比，高性能混凝土強(qiáng)度高，用水較少，集料的性能對(duì)混凝土的強(qiáng)度、工作性等起到極其重要的作用。
2、確定合理的配合比參數(shù)
（1）水膠比：水膠比是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素，配合比設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、原材料和經(jīng)驗(yàn)選定水膠比。
?。?）用水量和水泥用量：普通水泥中用水量根據(jù)坍落度要求、骨料品種、粒徑選擇。高強(qiáng)度高性能混凝土可參考執(zhí)行，當(dāng)由此確定的用水量導(dǎo)致水泥或膠凝材料總用量過(guò)大時(shí)，可通過(guò)調(diào)整減水劑品種或摻量來(lái)降低用水量或膠凝材料用量。
（3）砂率：對(duì)泵送高性能混凝土，砂率選用要求，一般為34％～44％，在滿(mǎn)足施工工藝和施工和易性要求時(shí)，砂率宜盡量選小些，以降低水泥用量。
（4）高效減水劑：高效減水劑的品種選擇原則，除了考慮減水率大小外，尚要考慮對(duì)混凝土坍落度損失、保水性和粘聚性的影響，更要考慮對(duì)強(qiáng)度、耐久性和收縮的影響。
?。?）摻合料：通常根據(jù)混凝土性能要求和摻合料品種性能，結(jié)合原有試驗(yàn)資料和經(jīng)驗(yàn)選擇并通過(guò)試驗(yàn)確定。
