浅谈高性能混凝土在路桥工程施工中的应用

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2013-02-04浏览：20次

　　摘要：本文介绍了高性能混凝土在桥梁、公路中的应用，针对施工工艺问题进行了阐述。

　　关键词：高性能混凝土,工工艺

　　高性能混凝土能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。作为当代应用最为广泛的建筑材料，具有悠久的使用历史，由于混凝土材料具有强度高，耐久性和可塑性强的特点，被广泛用于建筑、交通、军事、水利等工程，可以说混凝土结构已成为构筑现代文明大厦的奠基石。

　　1高性能混凝土对原材料的要求

　　1.1水泥: 高性能混凝土所用的水灰比很低,要满足施工工作性的要求,水泥用量就要大,但为了尽量降低混凝土的内部升温和减小收缩,又应当尽量降低水泥的用量,同时,为使混凝土有足够的弹性模量和体积的稳定性,对胶凝材料总用量也要加以限制,因此用于高性能混凝土的水泥的流动性能比强度更重要。高性能混凝土所用水泥最好是强度高且同时具有良好的流动性能,并与目前使用的高效减水剂有良好的相容性。一般采用42. 5号硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。高强混凝土的水泥用量不应大于550 kg/ m3。

　　1.2粗骨料采用金属矿石粗骨料,可获得强度更高,耐久性和延性更好的高性能混凝土。对强度等级为C60 的混凝土,其粗骨料的最大粒径不应大于31. 5 mm;对高于C60 的,其粗骨料的最大粒径不应大于25 mm。

　　1.3矿物细掺料(包括硅灰、粉煤灰、磨细矿渣、天然佛石岩、磨细石灰石粉、石英砂粉等) :在配置混凝土时加入较大量矿物细掺料,可降低温升,改善工作性,增进后期强度,并可改善混凝土的内部结构,提高抗腐蚀能力,增强混凝土的耐久性。矿物细掺料掺在水泥中的掺量,火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质材料占20 %～50 % ,矿渣硅酸盐水泥中矿渣占20 %～70 % ,粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰占20 %～40 %。水泥和矿物掺合料的总量不应大于600 kg/ m3 。

　　1.4外加剂:主要指无需取代水泥而外掺小于5 %的化合物。外加剂的主要性能是改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能。用于高性能混凝土的外加剂有减水剂、缓凝剂、引气剂等。其中高效减水剂使得混凝土的水灰比能降得很底却仍可有很好的工作性。外加剂的掺量都很少,使用外加剂时应当延长搅拌时间,以得到均匀的混凝土拌合物。

　　2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。它们主要用于主梁、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。当前国内应用较好的如某大桥用的混凝土，设计寿命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇，成为特殊的掺和材料，使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性，又易于施工，直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定，还能能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是：a.跨径更长;b.主梁间距更大;c.构件更薄;d.耐久性增强;e.力学性能加强。

　　3高性能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，同时掺入一些经过处理的工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等，并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑，以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。

　　但如果能从改变公路混凝土的施工工艺出发，不采用滑模摊铺施工，而采用高流态(接近自流平)，坍落度达240—270mm的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了公路高性能混凝土的内涵，其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。

　　4高强混凝土应用的施工工艺

　　4.1由于高性能混凝土用水量少，水胶比低，拌合时较稠，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性

　　4.2制备高性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。

　　4.3高性能混凝土运输与浇筑宜采用罐车和泵送，用手推车运输及浇筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。

　　4.4由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。

　　4.5公路和桥梁应用高性能混凝土的耐久性问题，应引起有关部门的高度重视，从战略的高度来认识这个问题。开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义。

　　4.6对公路桥梁高性能混凝土的研究，应结合混凝土自身特点和要求进行。但是也应该考虑到，随着混凝土技术的高流态、免振自密实高科技方向的发展，公路桥梁混凝土施工工艺改革势在必行。

　　4.7现公路桥梁高性能混凝土的技术途径：应以掺复合高效外加剂，经处理的优质矿物掺合料来改善混凝土内部的孔结构、孔分布等，提高混凝土的力学、耐久性、耐磨性等一系列性能。简单地说，就是：高强水泥+复合高效外加剂+优质矿物掺合料+优质骨料。

　　5结束语

　　高性能混凝土之所以成为当前土建领域发展研究的热点，显然与世界对混凝土耐久性的需求以及人类日益关心的可持续发展是密切相关的。HPC相对于传统混凝土在性能上有很大突破，在节约能源、资源、改善劳动条件、经济合理，尤其是环境方面有着十分重大的意义，因此是一种可持续发展的绿色材料。

　　高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实质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，如许多混凝土车路在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落;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：

　　[1] 陈肇元，朱金栓，吴佩钢.高强混凝土及其应用[M].北京：清华大学出版社，1992.

　　[2] 姚燕，王玲，田培.高性能混凝土[M].北京：化学工业出版社.2006.

　　[3] 黄志辉等.高性能混凝土及其应用前景[J].基建优化，2005，4.

　　[4]张鹏.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].邢台职业技术学院学报，2008.

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