高性能混凝土在公路工程中的應用探析

趙 杰

(河南省水利勘測有限公司,河南 鄭州 450046)

1 高性能混凝土

1.1 高性能混凝土原材料

高性能混凝土原料主要包括水泥、細集料、粗集料、粉煤灰和水等。

水泥選擇的要求較高,在抗壓性和抗折性上都有一定標準。高性能混凝土要根據混凝土性能要求選擇合適水泥,一般來說超過350m2d的混凝土,會選用標號超過32.5的硅酸鹽水泥,鋁酸三鈣含量不能超過8%,細度保持在10%以下,堿含量不能達到8%[1]。

骨料分為細集料和粗集料。細集料一般選擇天然中粗河砂,模數要求在2.0～3.0,質地均勻。

粗集料,松料一般選擇級配合適的碎石,一般為二級或三級,也可尋則卵石或者碎卵石,對大骨料含量進行控制,最大骨料粒徑不能超過31.5mm,最大能達到鋼筋保護層厚度的2/3,高強度的混凝土顆粒粒徑最大不能超過25mm,壓碎指標不能超過8%。

1.2 高性能混凝土的性能

(1)流動性強。高性能混凝土流動性強,容易攪拌,而且用水量較傳統混凝土較低,不會出現離析反應,容易成型,而且自密實強,填充性好。

(2)穩定性高。高性能混凝土穩定性高,固結后不容易出現變形、扭曲、收縮和裂縫現象。與普通混凝土相比,彈性模可以達到45Gpa。

(3)耐久性強。高性能混凝土在硬化后具有較強的低滲透性,可有效減少雨水滲透,同時抗擊外界重物壓力和高溫暴曬。其抗壓強度能超過200Mpa。

(4)耐火性。在高溫作用下,高性能混凝土會產生剝落和爆裂現象,這是由其高密實度引起的,高密實度導致水分不能輕易從混凝土中排出,受到高溫的影響,水蒸氣形成飽和蒸汽壓力,內部壓力增大,在拉伸應力作用下可以使高性能混凝土發生剝落或爆裂[2]。

(5)經濟性能較好。高性能混凝土使用可以降低結構自重,減少截面尺寸,,減少鋼筋和混凝土用量,提高工程效益,節省工程成本。

2 高性能混凝土在公路工程中的應用

2.1 高性能混凝土拌和技術

準備好原料后就可以進行高性能混凝土的拌和。在拌和過程中應當根據公路工程的技術標準和質量要求進行,對其強度和性能耐性做出明確要求,根據工程要求進行合理搭配,要對砂、石中的含水量進行測定,把按照比例配備的原料進行拌和,在這個過程中盡量降低水和水泥用量,同時可以使用高效減水劑和粉煤灰摻和料。基本要求是每一方高性能混凝土中水泥含量最高為500KG,粉煤灰占比最高為30%,減水劑需要進行相關實驗確定,有助于增強混凝土的抗凍性和抗滲透性[3]。在拌和過程中,采用稱量控制系統控制原材料用量,拌和之后應當進行耐久性實驗和坍落度、泌水性測試。同時要嚴格控制攪拌時間,如果使用粉劑,攪拌時間可以適當延長,不能低于35s,確保攪拌后產出的混凝土質地均勻,有較好的黏聚性。

(1)高效減水劑。高效減水劑能提高高性能混凝土的黏聚性,減水劑的用量要根據相關實驗進行確定,一般不超過凝膠總量的2%,如果混凝土中用到了硅灰,可以適當提高高效減水劑的用量。高效減水劑的使用應當在專業人士的指導下進行。

(2)摻和料。摻有硅灰的話,用量一般不超過15%,粉煤灰的使用要符合標準,要有嚴格、統一的來源廠商,使用量維持在15%左右,最高不超過30%,摻和料的使用一般根據混凝土的性能進行調整,如果混凝土的強度要求不高,可以適當增加粉煤灰和礦渣的使用量。

(3)水膠比。在實際的公路工程中,水膠比對高性能混凝土的強度至關重要,一般水膠比控制在0.01～0.02之間,具體施工設計中要根據工程的施工要求進行確定。

2.2 澆筑和振搗

(1)澆筑工藝。拌和結束后高性能混凝土要經過檢測,檢測合格的混凝土要及時運往施工現場進行澆筑,在澆筑之前應當考慮的是高性能混凝土的運輸,一般最合適的的工具是攪拌車,如果用其他運輸方式,那么要充分考慮坍落度損失。如果利用泵進行輸送和施工,原料中要添加粉煤灰,對砂率進行調整,增加泵的輸送性。高性能混凝土的運輸時間控制在五小時內。如果混凝土的傾落度≥2m,那么為滿足澆筑質量,可以通過滑槽漏斗等進行輔助,可以預防混凝土離析和分層,確保其均勻。也可以采用分層推移的方式進行澆筑,分層厚度不超過600mm,確保澆筑的連續性。澆筑時間也應當進行控制,一般在上層混凝土澆筑前,要確保下層混凝土為初凝狀態,否則會影響澆筑質量,澆筑時間應當是連續性的,如果不得不中斷,那么中斷時間應當控制在一個半小時內。

(2)振搗。高性能混凝土在流動性上要遠遠超過普通混凝土,因此澆筑時要同時進行振搗,選用專業的強力振搗設備,如插入式高頻振搗棒、附著式平板振搗器等[4]。振搗時要注意振搗器插入不能高于50mm,保持均勻振搗,避免和鋼筋、模板發生碰撞,振搗時間不是固定的,要根據現場施工的實際情況來確定,一般當混凝土的表面均勻,不再出現氣泡或者浮漿時,可以停止振搗。

2.3 養護

養護對高性能混凝土的強度提升非常重要,尤其是摻料里有粉煤灰和硅灰的混凝土更需要養護,能有效減少表面塑性裂紋。一般在澆筑結束后就應當進行養護,如,在表面噴灑養護劑,或者用遮擋物覆蓋,讓混凝土表面保持濕潤狀態,保持混凝土的強度,盡可能減少混凝土的開裂現象他,同時控制溫度,防止內部溫差過大。

3 高性能混凝土在公路工程施工中的質量控制

3.1 施工前的質量控制

施工前控制主要圍繞原材料,如,水泥、水、集料和粉煤灰等進行質量檢測,保證原材料來源固定以及配合比。

3.2 施工后質量控制

施工后的質量控制主要是對高性能混凝土進行質量驗收工作,檢驗其質量是否符合要求,重點對高性能混凝土的耐久性和強度進行檢測。耐久性受到原料配合比等多種因素的影響,要從原料選擇和配合比方面進行控制。同時要合理使用摻和料和減水劑增加穩定性和耐久性。

高性能混凝土的強度也要從原材料上進行質量控制,一般選擇質量穩定的水泥、粗骨料和細骨料,搭配高活性摻和料,提高混凝土強度。必要情況下也可以對高性能混凝土進行抗凍性和抗滲透性實驗。

總之,在公路工程中使用高性能混凝土能提高施工質量,延長公路的使用壽命,同時不斷提高高性能混凝土的施工工藝、配置方法和質量控制手段,能提高高性能混凝土的穩定性和耐久性,增強其強度,推動高性能混凝土在多個施工領域內的推廣和完善。