基于高性能混凝土特性的橋梁預制件應用分析

■胡 超 ■北京城建道橋建設集團有限公司，北京 100124

高性能混凝土是在原有混凝土基礎上通過各種功能添加劑添加而改變混凝土特性使其能夠在更多專業領域方面發揮更大作用的一種混凝土攪拌方式。近年來隨著添加劑的豐富以及施工技術的成熟，高性能混凝土技術已經得到了進一步推廣與應用。現階段，橋梁施工尤其是小型跨河(江)公路橋梁(橋面長度低于2km)更多的是采用橋梁預制件的方式來進行施工。此種施工具有周期短，同時施工，安全可靠等諸多特點。

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過不同的材料配伍來進行實現。根據現有的研究成果以及實際應用其大致可以分為高強度混凝土、高耐久混凝土、高工作性混凝土以及特種混凝土等。高強度混凝土是指在正常凝結情況下，混凝土應力強度高于普通混凝土30%以上的可以稱之為高強度混凝土。在其具體的配伍方面主要通過骨料的搭配來進行實現的，在具體施工階段該種混凝土骨料的粒徑分級更為細致，與傳統混凝土的三級骨料相比，高強度混凝土骨料粒徑等級為五級，配合相關的攪拌工藝使得該種混凝土凝結后的垂直應力可以超過50N/mm2;高耐久混凝土則主要是指在自然條件下混凝土的風化系數較低的混凝土類型。混凝土建筑會隨著使用時間的延長而產生混凝土疲勞，尤其是在長期的高應力負荷下，這種疲勞具有明顯的提速趨勢。在這樣的背景下，通過提高混凝土整體的耐久性能夠提高建筑的使用壽命。此種混凝土被廣泛的應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過抗氧化添加劑來實現的。根據不同的耐性需求對混凝土攪拌過程中的混合泥漿進行不同添加比例的確認，進而形成不同的耐久系數。該種混凝土耐久系數范圍在0．063-0．075之間，與傳統混凝土的0．35相比，降低了約3．7倍。按照理論推導該種混凝土建筑的使用壽命相較于傳統混凝土建筑而言可以延長4倍左右;所謂的高工作性混凝土是指在混凝土的凝結比可以按照需求進行調節，對于混合比例較高的混凝土施工單元，凝結比選擇范圍在1．65-1．85之間。而對于塑性較強，如需要預留孔徑操作的則需要其凝結比在2．50-3．00之間，此種為后續施工方便而進行的的高性能混凝土其工作性能較強。

2 橋梁預制件的應用優勢

橋梁預制件是指通過預制的方式對橋梁的主要結構進行工廠加工，現場安裝的方式來進行處置，是近年來較為常見的一種橋梁施工方式。此種施工方式的引用主要有如下兩個方面的優點:第一，在預制件構建橋梁的過程中，橋梁橋面預制施工與橋樁施工可以同步進行，不僅有效的縮短了工期，還可以為橋梁建設過程中的人力與設備成本投入降低很大的成本支出。第二，橋梁預制件與橋樁聯合的過程中可以有效的避免當地的氣候環境對混凝土施工的影響。根據現有的研究結果我們發現在混凝土凝結的過程中當地的溫度、濕度等因素能夠顯著的影響混凝土后續的施工質量與使用安全。在預制件的施工過程中上述的凝結條件可以通過人為控制的方式來實現，進一步為增加混凝土施工的合規性提供必要保障。在預制的過程中也更方便物料配伍的確定及其后續的質量檢測。并通過對橋梁預制件的分件檢測來保障橋梁施工中的整體質量，為后續的橋梁施工與驗收提供了極長的時間緩沖，進而為保障橋梁施工質量奠定了基礎。

3 基于高性能混凝土抗凍性在橋梁預制件中的應用分析

上文中主要對高性能混凝土的特點以及橋梁預制件在現代橋梁施工中的作用與優勢。而東北地區條件下施工對于高性能混凝土的抗凍性要求較高，這就需要在橋梁預制件施工中引入高性能混凝土提高預制件的抗凍性能進而能夠有效的提高預制件的施工質量與施工合規度，進一步提升橋梁整體的施工質量。從其具體應用的角度來考慮，橋梁施工的預制件應用主要分為橋體施工(橋墩)以及橋面施工兩個部分，其中橋體由于長期受到流水與地下河床的沖刷與腐蝕，且水溫季節性表現明顯，在冬季出現顯著的冰封現象，因此表面需要進行抗腐蝕及抗凍性處理，應用高性能混凝土能夠有效的解決這個問題;而橋面則主要是要求有較高的應力屬性，同時在冬季則要求較低的收縮系數以保障東北冬季橋面的正常使用。就具體預制件的施工過程中主要可以分為如下幾個方面:

第一，抗凍性預制件的使用。抗凍性預制件主要應用在橋體的橋墩水上部分及橋面部分(水下部分溫度變化并不顯著)。此部分對混凝土抗凍性的要求較高，在具體的施工過程中需要通過優化物料配伍以及添加適當的添加劑方式來進行。具體分為如下三點要求:首先，與一般混凝土相比，抗凍性混凝土漿骨比有所上升，即從一般混凝土的0．35∶0．65降低到0．3∶0．7;其次，對骨料的選擇也與傳統混凝土有一定的差異。除了礦物骨料之外，還需要在混凝土中添加12%-18%的粉煤灰和高爐礦渣粉以提高混凝土整體的抗凍系數，同時減少T-S(溫度-損傷)系數，進而保障橋體抗凍性的提高。在外加劑選擇中需要添加減水劑(添加比例為0．8%-1．2%)來進一步提高混凝土的坍落度，并降低水灰比來提高高性能混凝土的抗凍性。

第二，抗凍性混凝土的應力分析。以降低水灰比來提高混凝土抗凍性的預制件在應力層面同樣表現出色，能夠滿足橋梁施工中柱體與橋面的要求。就此類預制件的混凝土施工中需要注意料與鋼筋配伍需要進一步強化，配筋強度需要達到35-40N/mm2之間;

第三，抗凍性混凝土在預制臺施工中的應用。所謂的預制臺是為后續其他功能的預制件安裝所預留的組合平臺，此種平臺的應用與設計廣泛的應用在支撐橋骨中，在為本座橋梁的基礎結構提供必要的應力支撐的情況下，還能夠為橋梁后續的拓展提供必要的應力支撐，如橋面的拓寬施工、橋面主體外照明施工、橋面非機動車道整合等。通過此種方式能夠在不改變橋梁主體結構的情況下完成后續的改建，節約了成本的同時也緩解了由于橋梁施工為城市帶來的交通壓力。

4 總結

本文系統的闡述了高性能混凝土的特性，并分析了根據不同應用環境而對高性能選擇的基本過程。結合橋梁施工，本文系統的總結了橋梁預制件在橋梁施工中的作用與優勢，為此種施工方式的推廣奠定了理論基礎。

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