論高性能混凝土在橋梁工程中的應用

譚帥　曹小宗　雷蘇文

摘要：本文通過分析研究高性能混凝土的主要技術指標，提出了提高高性能混凝土技術性能的主要措施和方法，以促進高性能混凝土在道路橋梁建設中的應用。

關鍵詞：混凝土；高性能；耐久性；措施

1前言

高強混凝土與普通混凝土相比，抗壓強度高，抗彎強度好，抗滲性、耐久性與快凝、強度均有顯著提高。在相同荷載作用下，能獲得良好的使用性能，因此在工程建設中日益得到重視。筆者根據工程實踐，通過分析研究高性能混凝土的技術性能，挖掘其特點，以發揮其對道路橋梁工程建設的促進作用。

2高性能混凝土的主要技術指標

高性能混凝土各項技術指標的合理確定，是研究工作的基礎，也是研究工作的重要環節。

2.1坍落度

坍落度是新拌混凝土質量控制的重要指標，反映混凝土的和易性，高性能混凝土要表現出大流動性即高流態，因而坍落度值偏大，一般為20cm-24cm，并要求混凝土從出機到澆灌這段時間內的坍落度損失不能大于2cm，且120min后混凝土的擴展度值不小于50cm×50cm，同時要具有良好的粘聚性和保水性，保證混凝土成型后均勻密實，不分層、不離析，滿足施工和易性要求。

2.2凝結時間

高性能混凝土在工程應用中，往往作業面大，為了保證成型，便于早期養護，凝結時間應適當延緩，尤其是要延長初凝時間，北方地區夏季初凝時間可延長至12h-14h，終凝時間延長至15h-18h，冬季初凝10h-12h，終凝12h-14h，同時應推遲混凝土水化熱峰值出現的時間，降低水化熱峰值15%-20%，以防止溫度應力過大，引起混凝土的開裂。

3 提高高性能混凝土技術性能的主要措施

3.1提高強度的主要措施

3.1.1嚴格控制原材料質量

高性能混凝土宜選用質量穩定的52.5級以上的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥配制。粗骨料宜采用巖石立方體抗壓強度不低于1.5倍混凝土強度等級的碎石，且潔凈，針、片狀含量低，粒型好；細骨料采用細度模數不低于2.6的中砂，含泥量應控制在1%以內，且繼配良好。

3.1.2摻加活性摻合料

高活性摻合性料品種主要有硅灰、磨細礦渣、粉煤灰及沸石粉等。摻合料摻入混凝土中可使混凝土的強度提高，高活性摻合料具有“微集料效應”和“形態效應”，有利于填充在水泥顆粒的空隙中，減小了混凝土的空隙率，增加了混凝土的密度，使混凝土的抗滲性能明顯提高。高活性摻合料還具有“活性效應”，在混凝土中摻入活性摻合料，能有效降低水化熱，減少混凝土的收縮，改善混凝土的工作性，調整混凝土內部結構，阻礙侵蝕性介質侵入，提高混凝土的抗腐蝕能力，從而提高混凝土的耐久性。

3.1.3活性摻合料活性的改善

a）復摻技術。即在較高強度等級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥中摻入幾種高活性摻合料，充分利用高活性摻合料的不同形態、不同活性、不同溶出組成，進行科學合理的有效摻配，以取得更高的活性；

b）活性激發劑技術。如活性Al2O3較高的燒粘土，粉煤灰和沸石等超細粉料中加入硫酸鹽激發劑——石膏，使之與Al2O3反應形成鈣礬石，且鈣礬石形成時的體積微膨脹效應，可使水泥石的孔隙更小，結構更致密，不會產生體積安定性不良現象。

3.2保證流動性的主要措施

a）摻入高效減水劑，降低混凝土的水灰化，改善和易性，提高混凝土的流動性，并達到高強的效果。

b）摻入特殊的保塑組分以保證混凝土在岀機3h以內坍落度損失小于15%；

c）粗骨料選用級配良好的5mm-20mm的碎卵石，細骨料選用中砂，并采用適宜的砂率以進一步改善混凝土的粘聚性和保水性。

3.3降低水化熱的主要措施

水泥與水發生反應放出一定的熱量稱為水化熱。水化熱高是高強混凝土產生裂縫的主要原因之一，水化熱可采取以下措施加以改善：

a）水泥用量盡量降低，一般小于等于450kg/m3；

b）摻入優質的活性摻合料，一般大于等于100 kg/m3；

c）摻入保塑劑與緩凝劑；d）摻加高效減水劑。

3.4增加體積穩定性和耐久性的主要措施

高性能混凝土不僅具有高強度、高流動性，而且還應具有優異的耐久性，混凝土體積穩定性與耐久性是緊密相連的，耐久性好穩定性相應就好。耐久性是由混凝土配合比、原材料性能、制備混凝土的工藝方法、澆注成型方法和硬化條件所決定。

3.4.1合理選用水泥和骨料

一般常用42.5級以上的硅酸鹽水泥。骨料選用花崗巖、硬質砂巖及石灰巖等。

3.4.2盡量減小水灰比

配制高性能混凝土的重要措施是減小水灰比，使混凝土密實性提高，其強度和耐久性可顯著曾長。一般水灰比在0.3左右，用水量不大于160kg/m3。

3.4.3正確合理選用摻合料和外加劑

混凝土中摻入適量的活性摻合料可降低溫升，改善工作性，增大密實度，減小孔隙率，提高早后期強度，從而提高耐久性。各種外加劑的性能和作用各不相同，使用時應當從混凝土性能要求出發選擇合適的外加劑。外加劑的摻用方法通常有三種：同摻法、后摻法和分批添加法。

3.4.4改進澆注施工工藝

良好的澆注養護工藝和設備是保證混凝土硬化前不分層、不離析，減水泌水，硬化后不開裂的先決條件，因而也是保證混凝土在使用環境中有優異耐久性的必要條件。所澆混凝土自由下落高度不超過2m，防止離析。正確留置施工縫，采用分層連續澆筑，嚴格控制所澆混凝土的入模溫度。在澆筑過程中，采用插入式高頻振搗器按要求振搗密實。加強檢查支撐系統的穩定性，澆筑后按照工藝仔細抹面壓平，嚴禁灑水，混凝土澆完強度達到1.2N/mm2時，方可走人。

4高性能混凝土的養護

養護是混凝土成型的最后一道關鍵工序，是混凝土技術性能好壞的決定性因素之一。高性能混凝土用水量低，易發生自身收縮而產生裂縫，所以澆筑搗實后，蓋上濕布或草簾進行早期養護。在混凝土澆筑完畢后12小時以內，通過濕潤養護，使混凝土在良好的條件下進行水化反應，根據水泥技術性能，自然養護天數一般不得少于14晝夜，在自然氣候條件下，采取適當措施維持一定的潮濕環境進行養護，以防止混凝土在施工中由于溫度和收縮而產生裂縫，影響混凝土的強度和耐久性。

參考文獻

[1]高性能混凝土的耐久性，索默著，科學出版社，2005

[2]高強混凝土及其應用，陳肇元，朱金銓，吳佩剛著，清華大學出版社，2002

[3]高強混凝土，馮乃謙，孫逸增著，遼寧省建設科技情報中心站，2008