基于高性能混凝土特性的桥梁预制件应用分析

■胡 超 ■北京城建道桥建设集团有限公司，北京 100124

高性能混凝土是在原有混凝土基础上通过各种功能添加剂添加而改变混凝土特性使其能够在更多专业领域方面发挥更大作用的一种混凝土搅拌方式。近年来随着添加剂的丰富以及施工技术的成熟，高性能混凝土技术已经得到了进一步推广与应用。现阶段，桥梁施工尤其是小型跨河(江)公路桥梁(桥面长度低于2km)更多的是采用桥梁预制件的方式来进行施工。此种施工具有周期短，同时施工，安全可靠等诸多特点。

1 高性能混凝土特性及配伍要求

高性能混凝土的特性主要通过不同的材料配伍来进行实现。根据现有的研究成果以及实际应用其大致可以分为高强度混凝土、高耐久混凝土、高工作性混凝土以及特种混凝土等。高强度混凝土是指在正常凝结情况下，混凝土应力强度高于普通混凝土30%以上的可以称之为高强度混凝土。在其具体的配伍方面主要通过骨料的搭配来进行实现的，在具体施工阶段该种混凝土骨料的粒径分级更为细致，与传统混凝土的三级骨料相比，高强度混凝土骨料粒径等级为五级，配合相关的搅拌工艺使得该种混凝土凝结后的垂直应力可以超过50N/mm2;高耐久混凝土则主要是指在自然条件下混凝土的风化系数较低的混凝土类型。混凝土建筑会随着使用时间的延长而产生混凝土疲劳，尤其是在长期的高应力负荷下，这种疲劳具有明显的提速趋势。在这样的背景下，通过提高混凝土整体的耐久性能够提高建筑的使用寿命。此种混凝土被广泛的应用于建筑以及水利工程的施工中去。在配伍施工方面高耐久混凝土主要是通过抗氧化添加剂来实现的。根据不同的耐性需求对混凝土搅拌过程中的混合泥浆进行不同添加比例的确认，进而形成不同的耐久系数。该种混凝土耐久系数范围在0．063-0．075之间，与传统混凝土的0．35相比，降低了约3．7倍。按照理论推导该种混凝土建筑的使用寿命相较于传统混凝土建筑而言可以延长4倍左右;所谓的高工作性混凝土是指在混凝土的凝结比可以按照需求进行调节，对于混合比例较高的混凝土施工单元，凝结比选择范围在1．65-1．85之间。而对于塑性较强，如需要预留孔径操作的则需要其凝结比在2．50-3．00之间，此种为后续施工方便而进行的的高性能混凝土其工作性能较强。

2 桥梁预制件的应用优势

桥梁预制件是指通过预制的方式对桥梁的主要结构进行工厂加工，现场安装的方式来进行处置，是近年来较为常见的一种桥梁施工方式。此种施工方式的引用主要有如下两个方面的优点:第一，在预制件构建桥梁的过程中，桥梁桥面预制施工与桥桩施工可以同步进行，不仅有效的缩短了工期，还可以为桥梁建设过程中的人力与设备成本投入降低很大的成本支出。第二，桥梁预制件与桥桩联合的过程中可以有效的避免当地的气候环境对混凝土施工的影响。根据现有的研究结果我们发现在混凝土凝结的过程中当地的温度、湿度等因素能够显著的影响混凝土后续的施工质量与使用安全。在预制件的施工过程中上述的凝结条件可以通过人为控制的方式来实现，进一步为增加混凝土施工的合规性提供必要保障。在预制的过程中也更方便物料配伍的确定及其后续的质量检测。并通过对桥梁预制件的分件检测来保障桥梁施工中的整体质量，为后续的桥梁施工与验收提供了极长的时间缓冲，进而为保障桥梁施工质量奠定了基础。

3 基于高性能混凝土抗冻性在桥梁预制件中的应用分析

上文中主要对高性能混凝土的特点以及桥梁预制件在现代桥梁施工中的作用与优势。而东北地区条件下施工对于高性能混凝土的抗冻性要求较高，这就需要在桥梁预制件施工中引入高性能混凝土提高预制件的抗冻性能进而能够有效的提高预制件的施工质量与施工合规度，进一步提升桥梁整体的施工质量。从其具体应用的角度来考虑，桥梁施工的预制件应用主要分为桥体施工(桥墩)以及桥面施工两个部分，其中桥体由于长期受到流水与地下河床的冲刷与腐蚀，且水温季节性表现明显，在冬季出现显著的冰封现象，因此表面需要进行抗腐蚀及抗冻性处理，应用高性能混凝土能够有效的解决这个问题;而桥面则主要是要求有较高的应力属性，同时在冬季则要求较低的收缩系数以保障东北冬季桥面的正常使用。就具体预制件的施工过程中主要可以分为如下几个方面:

第一，抗冻性预制件的使用。抗冻性预制件主要应用在桥体的桥墩水上部分及桥面部分(水下部分温度变化并不显著)。此部分对混凝土抗冻性的要求较高，在具体的施工过程中需要通过优化物料配伍以及添加适当的添加剂方式来进行。具体分为如下三点要求:首先，与一般混凝土相比，抗冻性混凝土浆骨比有所上升，即从一般混凝土的0．35∶0．65降低到0．3∶0．7;其次，对骨料的选择也与传统混凝土有一定的差异。除了矿物骨料之外，还需要在混凝土中添加12%-18%的粉煤灰和高炉矿渣粉以提高混凝土整体的抗冻系数，同时减少T-S(温度-损伤)系数，进而保障桥体抗冻性的提高。在外加剂选择中需要添加减水剂(添加比例为0．8%-1．2%)来进一步提高混凝土的坍落度，并降低水灰比来提高高性能混凝土的抗冻性。

第二，抗冻性混凝土的应力分析。以降低水灰比来提高混凝土抗冻性的预制件在应力层面同样表现出色，能够满足桥梁施工中柱体与桥面的要求。就此类预制件的混凝土施工中需要注意料与钢筋配伍需要进一步强化，配筋强度需要达到35-40N/mm2之间;

第三，抗冻性混凝土在预制台施工中的应用。所谓的预制台是为后续其他功能的预制件安装所预留的组合平台，此种平台的应用与设计广泛的应用在支撑桥骨中，在为本座桥梁的基础结构提供必要的应力支撑的情况下，还能够为桥梁后续的拓展提供必要的应力支撑，如桥面的拓宽施工、桥面主体外照明施工、桥面非机动车道整合等。通过此种方式能够在不改变桥梁主体结构的情况下完成后续的改建，节约了成本的同时也缓解了由于桥梁施工为城市带来的交通压力。

4 总结

本文系统的阐述了高性能混凝土的特性，并分析了根据不同应用环境而对高性能选择的基本过程。结合桥梁施工，本文系统的总结了桥梁预制件在桥梁施工中的作用与优势，为此种施工方式的推广奠定了理论基础。

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［2］宋国芳，李涓．高性能混凝土的发展及其在路桥建设中的应用［J］．材料科学与工程学报，2012，06∶950-954．

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