道路橋梁建設中高性能混凝土的作用

劉新利

摘 要：高性能混凝土具有更好的耐久性，因而被廣泛地應用于公路和橋梁的建設之中。隨著我國經濟的深入發展，西部地區以及偏遠地區的公路橋梁建設必然會廣泛地開展，對于一些氣候環境惡劣的地區，高性能混凝土的耐久性，能夠有效地提高這些地區的公路使用壽命，同時還能夠有效地降低工程成本。因此，深入研究高性能混凝土的實際應用，對于公路橋梁建設具有十分重要的戰略意義。在施工的過程中應該根據工程的實際需求，以及混凝土自身的特點，不斷地改進高性能混凝土的施工工藝。混凝土在施工的過程中，應該嚴格按照施工要求，應以摻復合高效外加劑，經處理的優質礦物摻合料來改善混凝土內部的孔結構、孔分布等，提高混凝土的力學、耐久性、耐磨性等一系列性能。

關鍵詞：高性能；混凝土；道路橋梁；應用

1 前言

對于氣候地質條件較為惡劣的地區，普通性能的混凝土無法滿足道路橋梁的建設與使用需求，因此加強高性能混凝土的研發與應用對發展道路橋梁建設有著極為重要的作用，也是本文研究的意義所在。

2 高性能混凝土研究

1950年5月美國國家標準與技術研究院（NIST）以及美國混凝土協會（ACI）首先提出高混凝土概念，隨后在世界范圍內對其展開了深入的研究工作。目前，對高性能混凝土的基本定義是：高性能混凝土是采用現代混凝土技術制作而成的，比普通混凝土具有更高性能的高技術混凝土。高性能混凝土具有以下幾方面的特點。

2.1 體積穩定性

高性能混凝土相比于一般的混凝土具有更高的強度，因此其具有較高的體積穩定性，以及高彈性模量、低收縮與徐變等特點。高性能混凝土的彈性模量一般為40～45GPa，是普通混凝土彈性模量的2倍左右。同時，采用高強度粗集料能夠有效降低水泥漿體中水含量，有利于混凝土收干，不易發生變形，因此確保了高性能混凝土的體積穩定性。

2.2 高強度性

高性能混凝土具有更高的強度，能夠適用于一些對強度要求高的建筑工程之中。普通混凝土的抗壓強度一般在120MPa，高性能混凝土的抗壓強度則在200MPa。同時，其強度能夠在短期內快速增長，對于施工周期較短的工程具有很高的實用價值，能夠有效縮短工程周期，降低工程成本。

2.3 低收縮徐變性

收縮性與徐變形是衡量混凝土性能的重要指標，收縮性越低，徐變形越低，則表明混凝土性能越好。混凝土的收縮量是由其硬度所決定的，硬度越高，收縮量越低。因此，高性能混凝土的收縮性要明顯低于普通混凝土。當然由于溫度和濕度的變化，也會導致高性能混凝土的收縮性發生一些變化，但是總體上而言，高性能混凝土的收縮性是十分低的。同時其徐變變形也明顯低于普通混凝土。

2.4 高耐火性

高性能混凝土是一種高密度混凝土，因此其內部的自由水在遇到高溫時，不易從毛細孔中排除，從而導致內部蒸汽壓力超過混凝土本身的抗壓能力，從而導致爆裂、發生剝落等情況。長期以來由于高性能混凝土的耐火性較差，其應用的范圍受到很大的限制。隨著科學技術的發展，這一問題已經得到了有效地解決，主要的方法是在混凝土中添加有機纖維材料，一旦遇到高溫，纖維溶解后便會形成空隙，有利于釋放混凝土內部的蒸汽壓力，從而改善其耐高溫性。

3 高性能混凝土在橋梁施工中的應用

高性能混凝土具有更高的穩定性與耐久性，對于離岸橋梁建筑，以及跨度較長較大的橋梁建筑而言，其具有更好的適用性。高強度混凝土主要用于主梁、墩部和墩基，這些部位直接關系到橋梁的穩定性，以及使用壽命。施工中所采用的高性能混凝土，一般由硅粉混合水泥構成，其具有易于澆注、搗實而不離析等特點、力學性能較為穩定，即便是在惡劣氣候環境下使用，也能夠在長期內保持不變。因此在一些重要的橋梁工程中，其被廣泛應用。例如上海東海大橋的建設中，所采用的高性能混凝土是由粉煤灰、礦粉等廢料構成的，采用這種特殊的摻和材料，是這種混凝土具有更高的強度、耐久性、抗腐蝕性。不僅如此，節約建筑成本近2000萬元。因此，在橋梁工程中采用高強度混凝土，不僅能夠增強橋梁的安全性，同時綠色環保，且降低工程成本，可謂是一舉兩得。

4 高性能混凝土在公路中的應用

高性能混凝土優越的物理性能能夠承受長期的沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、能夠抵御各種惡劣的氣候環境對公路建筑的侵襲。在公路建設中使用高性能混凝土不僅能夠有效提高路基施工質量，還能夠提高混凝土強度，減少水泥用量，降低施工成本，體現了高性能混凝土的耐久優勢。高性能混凝土配制方法簡便，易于在各種條件下施工中使用，對于公路建設而言其具有十分重要的實用價值。在施工的過程中，應該對原材料進行優化選擇，在配比的過程中加入高效減水劑，同時添加一些經過處理的工業廢料，例如硅灰、粉煤灰、礦渣等，這些材料成本低廉，卻能夠有效地增加混凝土的高流態、低離析。其耐久性遠高于普通混凝土。

5 高強混凝土應用中應該注意的問題

（1）高性能混凝土是一種低水膠比的混凝土、其中添加了各種高礦物料、以及外加劑等，攪拌時，其比普通混凝土的粘稠度更高，因此應該選擇適合的攪拌設備進行攪拌。臥軸式攪拌機或逆流式攪拌機是一種適用于高性能混凝土的攪拌設備，能夠在短時間內完成攪拌任務，采用其他攪拌設備時，應該先經過測試，如果攪拌均勻性符合施工要求，方可使用。總而言之，高性能混凝土在施工技術上與普通混凝土存在著較大差異。選擇適宜的施工工藝，才能夠達到其質量要求。

（2）高性能混凝土在制備的過程中，應該注意原材料的劑量，確保出機口拌合物的穩定。在制備的過程中，應該注意砂石含水量，高性能混凝土的含水量較低，因此攪拌設備上必須具備能夠測定含水量的控制設備，在操作的過程中，工作人員應該時刻關注正在攪拌的混凝土，如果其粘稠度在攪拌時，如發生波動，應該及時調整。高性能混泥土的水膠比較低，因此粘度較大，在運輸的過程中，澆注、以及振搗工藝等方面必須嚴格控制。從實際的施工情況來看，部分施工人員為了方便施工，在混凝土中摻水，導致混凝土的強度，以及耐久性都明顯下降。

（3）高性能混凝土的水灰比小，一般不會發生泌水現象，容易發生因自身收縮而導致的開裂，在完成澆筑后，應該采取濕養護措施，以防止塑性收縮導致開裂。由于其大量采用膠凝材料，因此容易發生因材料內外溫差所導致的開裂，澆注完工后，應該采取保溫措施。在施工過程中，應該注重保持正常的水化反應，水化反應一般在施工后的12小時內實施，保持一定的濕度能夠讓混凝土進行良好的水化反應，其確保其性能。由于添加的其他礦物料的活性比水泥要小，因此對于硅粉類混凝土，潮濕養護14d才能夠滿足養護要求。粉煤灰類混凝土潮濕養護2ld才能符合施工要求，否則會導致混凝土表面出現開裂，脫落等情況、降低其耐磨性。因此，對于復摻外加劑的混凝土，其拌合時間要明顯多于普通混凝土的拌合時間。外加劑的用量不能過少，攪合時間不能過短，否則摻料不均，無法起到預期的作用，反而會導致混凝土質量下降。

參考文獻：

[1] 董飛.高性能混凝土的發展與應用[J].華章，2010（35）.

[2] 余磊，盧建財.淺談如何提高混凝土耐久性與降低混凝土成本[J].華章，2010（20）.