浅谈高性能混凝土在路桥施工项目中的应用

程磊

摘要：随着社会发展步伐的加快，在公路桥梁施工建设的过程中，高性能混凝土技术的应用不仅能从根本上提高公路桥梁的使用寿命，同时还能节省大量的人力、物力及财力，因而得到了广泛的应用。成为工程技术人员不断探索的重要课题。

关键词：路桥工程 高性能混凝土 应用

U448.14

高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇筑、振捣时不会离析、力学性能稳定、早期强度高、具有长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性，引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。十多年来，世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力、物力进行该项研究与开发应用，使高性能混凝土技术取得了很大的进展，在原料的选择、配合比设计、物理力学性 能、耐久性、工作性、结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果。

一、高性能混凝土产生的意义

现代科学技术和生产发展的需要。各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构工程施工难度大，使用环境恶劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长。另一方面，混凝土作为用量最大的人造材料，它的使用对生态环境的影响巨大。为了满足庞大的混凝土用量，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。再者，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。高性能混凝土正是在这种背景下产生的。

二、混凝土在公路中的应用

高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在公路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面需解决公路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。高性能混凝土是以耐久性为主要指标，同时要具有高强、高早强、高施工性(高流动、高粘聚性、高可浇注性)等优异性能。其配制的基本思想是：通过对原材料进行选择，优化混凝土配比，掺入复合高效外加剂。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。公路高性能混凝土应根据公路混凝土的特点，结合高性能混凝土的优点，综合考虑其各方面的性能要求来进行开发研究。

三、高性能混凝土在桥梁中的应用

高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主粱、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性，具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用，延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土，而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。

四、高性能混凝土的特性

与普通混凝土相比，高性能混凝土在组成与配合比方面有如下特点：

(一)具有高耐久性的性能。混凝土的耐久性一般包括自然老化和人为劣化两个方面。其中自然老化是指混凝土在自然环境下，随着时间的推移而逐步产生的性能变化，进而出现裂缝、剥落、疏松等老化现象，使混凝土的结构安全度降低。如：二氧化碳的侵入，造成的混凝土碳化；腐蚀性液体、气体的侵蚀，造成的混凝土强度下降等。人为劣化通常是指混凝土在使用中，因为生产及管理等方面的因素，造成混凝土发生功能弱化的现象。如：出现磨损、冲刷造成混凝土降低了耐久性；碰撞、重压造成裂缝以及损伤，从而降低强度；人为原因造成的混凝土腐蚀破坏造成的混凝土强度降低等。比较普通混凝土，高性能混凝土在持久性方面具有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的长期破坏作用，保证在路面的设计使用期限内，混凝土能够正常工作。

(二)具有应用经济性的特点。与普通混凝土比较，虽然高性能混凝土的成本上造价较高，但由于采用高性能混凝土可以减小了截面尺寸，并大大减轻了结构自重以及钢筋用量，对于自重占荷载主要部分的结构具有十分重要的意义。通常情况下，当混凝土的等级从C30 提高到 C60时，可节省混凝土近40％，受弯构件同意可以节省混凝土 10％以上。在经济效益上的作用也较为明显。高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折强度。使用高性能路面混凝土可以显著提高路面的承载能力，延长使用寿命或减薄路面的厚度以降低工程造价。

（三）、使用矿物掺合料。高性能混凝土一般都含有矿物掺和料硅粉、粉煤灰或磨细矿渣，经过国内外大型桥梁中的实际应用表明，其中以硅粉提高强度和耐久性的效果最显著。

（四）、高效减水剂与水泥的相容性好。低水胶比和含有硅粉的高性能混凝土除必须使用高效减水剂以外，高效减水剂和水泥之间的相容性还必须好，这样才能保证混凝土拌和物有良好的工作性。

因此，虽然高性能混凝土具有上述共性，但并不意味高性能混凝土会有标准的组成或配合比，因为每个工程的原材料和对强度、耐久性的要求都不同，配合比使用中也会根据桥梁的实际需要使用不同类型的水泥、矿物掺和料和化学外加剂。对于预应力混凝土大梁，配合比主要是以强度指标为基础，一般同时能够获得较高耐久性，因为高强混凝土的渗透性较低。相反，现浇桥面板的高性能混凝土配合比则一般以耐久性为基础，同时也规定了混凝土的最小抗压强度。

五、高性能混凝土在施工中需注意的问题

高性能混凝土的特点是低水胶比、高矿物掺和料、复掺外加剂，这与普通混凝土是不同的，这使得高性能混凝土在施工的质量控制、养护措施都与普通混凝土不同。低水胶比决定于混凝土的粘性变大，在混凝土的运输、浇注、振捣工艺上必须严格控制，有的施工人员为方便施工而掺水，结果强度、耐久性大幅度下降；高矿物掺和料要求混凝土的养护必须到位，普通混凝土早期强度高水化快，对养护不是很敏感，但高性能混凝土则不同，高性能混凝土用水量低，易发生自身收缩而产生裂缝，所以浇筑捣实后，盖上湿布或草帘进行早期养护。保证水化反应的正常进行是保证高性能混凝土高性能的重要工艺措施，在混凝土浇筑完毕后12小时以内，通过湿润养护，使混凝土在良好的条件下进行水化反应。因为掺和料的活性比水泥小得多，对硅粉混凝土，要求潮湿养护14d，而粉煤灰混凝土则要养护2ld才能达到预期效果，否则会发生表面掉面、耐磨性差等；复掺外加剂要求混凝土的拌合时间必须要长，外加剂的用量很小，若不保证拌合时间，根本分散不开，均匀性变差，致使外加剂不仅起不到作用，反而使混凝土表面质量下降。总之，在高性能混凝土在公路桥梁工程应用过程中，设计者和施工者应该在围绕公路桥梁施工要求和混凝土的具体特征的基础上，注重优化资源配置，以最大限度发挥高性能混凝土的性能特征，为提高桥梁施工工程质量奠定必要的物质基础。

结论：

总之，高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能长久作用，如许多混凝土道路在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化丽剥落；许多桥面遭受严重破坏；许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。

参考文献：

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