公路箱梁高性能混凝土應用初探

摘 要：隨著我國高速公路的迅猛發展，施工技術不斷更新，工程質量不斷提高，傳統施工工藝越來越不能滿足現代化施工要求。本文結合我省忻保高速公路路基第六合同段施工實際，從混凝土設計、施工及經濟性等方面，介紹高性能混凝土的施工情況。提出了其施工中應注意的一些事項，以供參考。

關鍵詞：預制箱梁；高性能混凝土；設計；施工

一、工程概況

忻州至保德高速公路是交通部促進中部崛起規劃項目，是《山西省高速公路網規劃》中“人字骨架、兩縱十一橫十二環”的高速公路網主骨架第三橫（五臺長城嶺至保德）的重要組成部分，它是我省中北部地區西通陜、甘、寧，東達京、津、冀的重要戰略通道，全長191公里，概算投資105億元，全線設特大橋、大中橋175座；隧道26座；互通式立交、分離式立交10處，涵洞303道，天橋12座，服務區4處。

二、箱梁施工對混凝土的要求

強度：制梁臺位上需盡早達到預張拉（設計強度的60%）和初張拉（設計強度的80%），以滿足設計規劃的平均6～7天的預制周期。

施工性能：較高的流動性、填充性和較好的可泵性，以滿足6小時內一次澆筑完成。

耐久性：滿足低滲透性要求，以保證混凝土結構的耐久性。

三、高性能混凝土配制思路

鑒于高性能混凝土配制的目標主要為高耐久性、高工作性和強度要求。通過用摻和料取代部分水泥的方法，使得所拌制的混凝土均勻、體積穩定，并具有較好的流動性和可泵性，便于成型，同時達到早期溫升低、硬化過程干縮小，無初始裂紋，滲透性低，以實現提高混凝土的耐久性的目的。

四、高性能混凝土的配合比設計

（一）配合比的設計原則

1、盡量減少水泥用量，以達到降低混凝土內部溫升，減小混凝土早期收縮，使其具有足夠的彈性模量和體積穩定性。

2、摻入適量礦物摻和料，達到混凝土所需的合理漿集比，以改善混凝土的內部結構和工作性能，增進后期強度，提高抗腐蝕能力。

3、摻用高效減水劑，盡量降低水膠比，以達到在確保混凝土強度的前提下，提高混凝土的施工性能。

（二）配合比設計中綜合考慮的因素

1、在盡量減少水泥用量同時，綜合考慮了箱梁的生產周期要求，以滿足混凝土各個施工階段對強度的要求，從而使制梁臺位盡可能達到合理利用。

2、減水劑的用量方面，設計時一方面調整各摻量以達到混凝土的最佳施工性能，另一方面還需要適當控制其摻入總量，防止坍落度損失太大，影響后期施工。

3、合理調整粗、細集料之間的比例，以克服由于高效減水劑的使用可能會引起混凝土的離析和泌水。

4、由于摻入的減水劑數量很少，試配時適當延長混凝土的攪拌時間，為后期混凝土合理拌制時間的選擇提供依據，使所生產的混凝土更加均勻，施工性能更好。

5、礦渣粉的細度越大，其活性越高，不利于混凝土內部溫升的控制。在合理選擇滿足相關技術指標的基礎上，適當控制并調整其摻入量，以充分發揮其活性，減小混凝土沁水。

五、配制過程

在忻保高速公路第一總監辦提出箱梁采用高性能混凝土的前提下，經過兩個月的辛勤試驗對箱梁采用高性能混凝土提出試用方案，并采取讓各項目部一同對此方案進行驗證對比。

我忻保高速公路路基六合同段項目部于2009年5月中旬進行預制箱梁C50配合比的驗證準備工作。由項目經理負責組織有關技術人員對拌制高性能混凝土所用試驗儀器、原材料、拌合工藝（二次投料法）及養護進行技術交流，并制定驗證方案。在2009年5月30日送材料到太原監理總公司中心試驗室進行外托試驗。并采用相同原材料進行普通配合比及高性能混凝土配合比外委，由此提出試驗參數。在2009年7月14日由我部試驗室及忻保高速公路第一總監辦試驗室進行對外委試驗進行驗證。于2009年8月12日我部得到總監辦許可進行高性能混凝土箱梁預制，到2009年年底為止，共預制30m箱梁48片，完成總量的22%。共拌1650m3高性能混凝土。

六、普通混凝土與高性能混凝土性能分析。

（一）工作性

在外委配比、驗證配比在相同強度等級的情況下、高性能混凝土由于添加硅粉、粉煤灰，增加膠凝材料，混凝土易拌合、運輸、澆注、振搗，成型后質量均勻、密實，不易產生分層和離析現象。更主要增加3-5mm坍落度，大大增加了混凝土流動性，使其達到14—16mm坍落度

（二）耐久性

1、高性能混凝土的使用壽命長，對于一些特護工程的特殊部位，控制結構設計的不是混凝土的強度，而是耐久性。能夠使混凝土結構安全可靠地工作100年以上，是高性能混凝土應用的主要目的。

2、高性能混凝土具有較高的體積穩定性，即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱，硬化后期具有較小的收縮變形。

（三）經濟性（見表1）

梁體外觀

高性能混凝土表面光澤、均勻，水文、氣泡大面積減少，符合大梁的基本要求。

概括起來說與普通混凝土相比，高性能混凝土就是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結構的使用年限，并基本解決了普通混凝土經常出現蜂窩、麻面、氣泡、澆注困難等形象。

七、結論和建議

1、采用選定的各項原材料試配的C50高性能混凝土配比，各項技術指標經檢驗均滿足預制箱梁對混凝土施工工藝和耐久性要求。

2、通過摻入磨細礦渣粉和粉煤灰，較好地控制了混凝土內部溫升。

3、磨細礦渣粉需水量小、比表面積大、活性系數高，摻量提高會使混凝土粘滯性提高，對輸送和振搗不利；粉煤灰相對需水量大、比表面積大、活性系數低，摻量提高會使混凝土流動性降低、早期強度降低。配合比設計時必須綜合考慮上述因素，并通過試驗加以確定水泥、磨細礦渣粉和粉煤灰的最佳組合，才可達到理想效果。

4、高性能混凝土對各種原材料質量的波動較為敏感。現場施工必須加強原材料的進場檢驗和生產混凝土時對原材料準確計量等環節的控制，以保證混凝土滿足施工要求。

參考文獻：

[1]吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中國鐵道出版社，1999.9.

[2]路橋集團第一公路工程局.JTJ041-2000公路橋涵施工技術規范[S].人民交通出版社，2000.

作者簡介：喬勇（1971-），男，山西朔州人，工程技術部部長，工程師。