路桥施工中高性能混凝土的应用
2012-02-22 来源：作者：杨维忠 来源：中国鸣网
高性能混凝土是一种拥有特殊用途的混凝土，该混凝土拥有特殊的的性能，如果采用常规的搅拌方法和材料，难以实现高性能混凝土的特殊用途。在高性能混凝土施工过程中，必须要通过各种方法来提高混凝土性能，比如提高浇筑等方法，使混凝土的性能得以充分发挥，更能够增加其稳定性，在恶劣环境下能够延长使用寿命。在施工中，高性能混凝土往往被混同于高强度混凝土，实质上高性能混凝土除了高强度的特点外，还具有高钢度、高弹性和高耐久性等特点，有着普通混凝土难以比拟的优越性。
一、路桥施工中使用高性能混凝土的意义
伴随着经济的发展和科学技术的发达，交通运输占据着越来越重要的位置，公路和桥梁的施工质量也得到越来越广泛的关注，延长公路和桥梁的使用寿命是施工单位首要的任务，高性能混凝土的使用也成为混凝土施工工艺的发展趋势。
在国际混凝土路面会议上，专家提出公路和桥梁的表面设计在符合一般的平均强度的要求基础上，更要保证路面的耐久性和高弹性。在混凝土路面的发展趋势中，国际目标提出了17MPa的抗拉强度，这种超高性能的混凝土在路桥中常用来铺筑连续的路面，因此，只有通过广泛使用高性能混凝土才能实现提高混凝土路面的抗渗透性和致密性的要求。在路桥施工中，广泛使用高性能混凝土，能够明显地提高路面的承载能力，减薄路面的厚度，一方面延长了混凝土路面的使用寿命，另一方面减少施工成本，降低工程造价。另外，采用高性能混凝土浇筑的路面，具有足够的耐久性，即使长期在恶劣的环境和气候下，也能够保证在其所设计的使用期内不会影响到施工以及其他正常工作。
二、路桥施工中高性能混凝土的应用
（一）桥梁施工中高性能混凝土的应用
在长大桥梁和许多离岸结构物的设计和施工中，高性能混凝土被广泛的应用，也包括大跨桥所需要的各种拌合物。高性能混凝土由于具有高超的易于浇筑、长期不变形的力学性能，在施工初期的强度和韧性都比较高，并且稳定性好，能够在各种恶劣的环境和气候下，实现延长寿命，增加强度和流动性、提高建筑物耐久性的要求，被广泛推广。在桥梁施工中大力推广高性能混凝土的使用，延长桥梁使用寿命的同时，节约工程造价成本，提高经济效益。
另外，值得注意的是，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上海东海大桥用的混凝土，设计寿命l00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：跨径更长；主梁间距更大；构件更薄；耐久性增强；力学性能加强。
（二）道路施工中高性能混凝土的应用
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水冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在道路应用中，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；另一方面需解决道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。道路高性能混凝土应根据道路混凝土的特点，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。但如果能从改变道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240mm—270mm的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了道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。
三、高性能混凝土原材料选择与配合比试验
高性能混凝土配合比设计是一个复杂的过程，没有统一的条条框框。选择合适的原材料，优化配合比参数，或是根据合理的性能有目的地进行少量的试配，然后由试配结果使配合比的参数具体化，便是高性能混凝土配合比设计的合理途径。
1、正确选择原材料
（1）水泥：除水泥的强度等级外，水泥矿物组成和细度都对高性能混凝土的性能有影响。在选择水泥时不仅要求满足国家标准的相关规定，还要求水泥细度不宜过细，早期强度不宜过高。
（2）掺和料：掺和料对混凝土工作性、力学性能及混凝土内部组成、结构的改善，大大提高了混凝土的耐久性，克服了硅酸盐水泥混凝土存在的许多潜在的及现实的问题，因而这类能显著改善混凝土耐久性和工作性的活性矿物掺和料是配制高性能混凝土必不可少的组分。
（3）外加剂的选用：配制高性能混凝土的关键之一是选择与水泥相容性好的外加剂。外加剂与水泥的适应性较好时表现为：新拌混凝土工作性能得到明显的改善；根据需要能有效控制混凝土凝结时间；坍落度损失小；混凝土密实性好；各龄期强度有较大的提高；混凝土各耐久性指标有较大提高。
（4）对集料的要求：与普通混凝土相比，高性能混凝土强度高，用水较少，集料的性能对混凝土的强度、工作性等起到极其重要的作用。
2、确定合理的配合比参数
（1）水胶比：水胶比是决定混凝土强度的主要因素，配合比设计时通常根据设计强度等级、原材料和经验选定水胶比。
（2）用水量和水泥用量：普通水泥中用水量根据坍落度要求、骨料品种、粒径选择。高强度高性能混凝土可参考执行，当由此确定的用水量导致水泥或胶凝材料总用量过大时，可通过调整减水剂品种或掺量来降低用水量或胶凝材料用量。
（3）砂率：对泵送高性能混凝土，砂率选用要求，一般为34％～44％，在满足施工工艺和施工和易性要求时，砂率宜尽量选小些，以降低水泥用量。
（4）高效减水剂：高效减水剂的品种选择原则，除了考虑减水率大小外，尚要考虑对混凝土坍落度损失、保水性和粘聚性的影响，更要考虑对强度、耐久性和收缩的影响。
（5）掺合料：通常根据混凝土性能要求和掺合料品种性能，结合原有试验资料和经验选择并通过试验确定。
