公路工程混凝土高性能化的幾個細節探析

何小剛

（平山縣地方道路管理站，河北 石家莊 050400）

0 引言

高性能混凝土在20世紀90年代提出以來，因其良好的施工性能、優異的耐久性能得到了極大的推廣，尤其隨著其在高速鐵路、客運專線鐵路建設中的大面積推廣，高性能混凝土的性能指標、原材料質量指標、配制技術、施工技術及質量控制手段均得到了全面的發展。國家與各行業均頒布了一系列有關高性能混凝土或混凝土耐久性方面的標準規范，高性能混凝土或混凝土耐久性設計、材料、施工、評價標準已基本完善。近年來在高速公路工程建設中，混凝土工程也明確提出采用高性能混凝土，這對我國公路工程混凝土使用壽命的延長和維護費用的降低是極為有利的。但工程建設的最終目的是要實現混凝土結構的高性能化而非僅僅實現混凝土的高性能化。廉慧珍在《對“高性能混凝土”的再反思》一文中指出：“高性能混凝土不是混凝土的一個品種，不是只要有配合比就能生產出來的，而是由包括原材料控制、拌和物生產制備和整個施工過程來實現的，是由整個工程全部環節協調、配合而共同得到的耐久的可持續發展的混凝土。”[1]可見高性能的混凝土結構的實現是一個系統的貫穿工程決策、設計、施工、養護等整個工程建設、使用全過程的工作，在整個過程中環節眾多，如果細節處理不好，在任何細節上的疏忽極有可能降低高性能的實現程度，甚至導致失敗。

針對目前在公路工程高性能混凝土的實施中容易忽略和混淆的細節性問題，分勘察設計階段、試驗室配制階段、施工控制階段三部分進行簡要論述。

1 勘察設計階段應注意的細節

1.1 標準體系的選擇

以橋涵工程為例，現行的標準規范主要有《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）、《公路橋涵施工規范》（JTG/T F50—2011）、《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTG/T B07—01—2006）。 其中第一個為設計行標，第二個為推薦性施工行標，第三個為推薦性耐久性技術行標。在實際工作中常有人認為設計規范是強規，必須執行，推薦性標準在執行中有困難時可以突破，能執行到什么程度就執行到什么程度。當推薦性標準未列入招標文件、設計文件、合同文件中時，不失為一種辦法，但一旦列入上述文件，推薦性標準也應該嚴格執行，突破推薦性標準的做法必須有專門的試驗論證證明。

1.2 環境作用類別和作用等級的確定

著名英國混凝土專家A.M.Neville撰文指出：“不存在一般含義上的耐久性……。混凝土在一種條件下耐久了，在另一些條件組合下就可能不耐久。……說某一混凝土是‘耐久的’或‘不耐久的’是錯誤的[2]。可見環境作用類別和作用等級的確定是何等重要。

《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTG/T B07—01—2006）將環境分為7個大類6個作用等級，任何一個構件均應從構件所處環境、溫度、濕度、與水接觸程度、凍融情況、受除冰鹽作用情況、土與水的腐蝕情況、大氣污染情況等來確定其環境類別和作用等級。對樁基、承臺、墩柱等構件的確定一般較為明確，應對以下幾種構件注意，一是梁體，由于防水層、伸縮縫、濕接縫的設計及施工質量問題，使得梁體有可能由一般環境（無凍融、鹽、酸、堿等作用）接觸到除冰鹽環境和凍融環境，對于此問題不能單純以提高環境等級來解決，而是應加強防排水的設計與施工質量的控制，如設計階段增加防水設施、改善排水設施、增設滴水檐，施工階段嚴控防水層和伸縮縫施工質量；二是隧道襯砌混凝土在隧道未貫通的施工階段其受碳化、大氣污染的作用比工程使用后所受大氣污染環境影響更嚴重，在考慮作用等級時應予以加強。

1.3 保護層厚度的確定

混凝土保護層厚度的大小不僅關系著鋼筋與混凝土的粘結力、構件的受力與抗裂，更直接關系著混凝土耐受碳化、大氣侵蝕、氯鹽侵蝕時間的長短。據統計，混凝土結構破壞中由于保護層厚度不足引起的約占20%。在一般的結構設計規范中[3]，鋼筋保護層多指受力主筋的保護層，而在耐久性設計規范中[4]，鋼筋保護層指的是最外層鋼筋表面距混凝土表面的厚度，即常說的凈保護層，并且其厚度根據環境類別和作用等級不同有不同的規定值，該值一般比結構設計規定的保護層厚度大。為提高混凝土結構的耐久性，設計時應在滿足結構設計規范的基礎上采用耐久性設計規范推薦的保護層厚度，但因為保護層厚度涉及到構件本身的結構尺寸、受力分析、抗裂驗算，甚至影響整個工程的標高及與其他構筑物的銜接，確定保護層厚度時應在設計之初就加以考慮，一旦確定后再變動會影響較大。

2 試驗室配制階段應注意的細節

2.1 重視對粗細骨料粒型和級配的選擇

粗細骨料粒型和顆粒級配是否合適，直接影響水泥混凝土的施工性能、力學性能、耐久性和經濟效果，但因為砂石料場入行門檻低，市場需求大，有些地方甚至存在一定壟斷性，造成骨料粒型不好、級配不良的現象時有發生，因而粗細骨料粒型和顆粒級配的選定是保證混凝土質量的重要環節。現在規范中規定[5]：“粗骨料應采用兩級配或多級配，其松散堆積密度應大于1500kg/m3；緊密空隙率宜小于40%”也是出于這種考慮。

2.2 漿骨比

目前，為追求良好的流動性、泵送性，降低施工勞動強度，造成混凝土中細粉材料組分增加，混凝土的漿骨比增大，而漿骨比的增大不利于混凝土的抗裂和體積穩定性。P.K.Mehta認為高性能混凝土的漿骨比為35:65時施工性能、耐久性能、體積穩定性最好[6]，在設計配合比時應加以注意。在《鐵路混凝土工程施工技術指南》[7]（鐵建設[2010]241號）中給出了不同強度等級混凝土的漿體體積限值：C30-C50（不含C50）漿體體積應不大于0.32，C50-C60（含C60）漿體體積應不大于0.35，C60以上（不含C60）漿體體積應不大于0.38。可在實際配合比設計中參考。

3 施工控制階段應注意的細節

3.1 材料穩定性

在混凝土施工中，各施工、驗收規范均對原材料的質量指標和檢驗頻次做了細致的規定，這是施工中質量控制的基礎，但僅此遠遠不夠，各種材料不同批次的質量即使在合格基礎上也會有一定波動，尤其是骨料的級配或粒型的變化，摻合料細度的變化等，這種波動對混凝土硬化前的施工性能和硬化后的力學、耐久性均有影響。在混凝土質量控制過程中，保持材料性能的基本穩定的“維穩”工作相當重要，這也是日常控制的主要工作，可通過對粗骨料的分級比例、砂率、外加劑用量進行適當調整，來滿足理論配合比的性能要求。

3.2 施工的精細性

粗放式的施工很難保證混凝土的施工質量，混凝土的施工更應注重精細性，但在日常施工中如何落實，就要注重澆筑、振搗、成型、養護中的細節，落實細節需要有明確細致的操作規范，這樣才能實現質量的統一性。目前在工程建設中推行的標準化施工管理是很好的一個契機，但標準化不僅僅是硬件設施和方案文本，更應該是落到實處的標準化。

4 結語

高性能混凝土的應用需要在工程項目決策、設計、施工全過程，在混凝土材料選擇、配比設計、攪拌、運輸、振搗、養護各環節中關注細節，落實細節，才能最終實現混凝土結構性能的提高。

[1]廉慧珍.對“高性能混凝土”的再反思[J].混凝土世界，2010，（6）：8-11.

[2]A.M.Neville.Consideration of durability of concrete structures:Past,present,and future[J].Materials and Structures,2001,34（3）：114-118.

[3]JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[4]JTG/T B07—01—2006，公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范[S].

[5]JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[6]中鐵三局集團有限公司.鐵路混凝土工程施工技術指南（鐵建設 [2010]241號）[M].北京：中國鐵道出版社，2011.