高強(qiáng)混凝土在公路橋梁工程中的應(yīng)用分析

文/韓新

1 前言

在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)背景下，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度逐步增強(qiáng)，推動(dòng)交通事業(yè)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)公路橋梁工程施工質(zhì)量也提出了新的要求。在施工中，高強(qiáng)混凝土作為施工主要材料，其性能很大程度上影響工程施工質(zhì)量，由于缺乏合理有效的管理，容易造成資源損耗，埋下一系列安全隱患。所以，在公路橋梁工程施工中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)質(zhì)量控制工作，優(yōu)化高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)，依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)和流程應(yīng)用到實(shí)處，在增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度和硬度的情況下，打造現(xiàn)代工程建設(shè)質(zhì)量的公路橋梁工程。

2 公路橋梁工程施工中高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用意義

面對(duì)新時(shí)期公路橋梁工程建設(shè)相關(guān)要求，在保證工程質(zhì)量和使用壽命的同時(shí)，也要多方面考量工程的低成本與節(jié)能環(huán)保要求，提升混凝土抗折強(qiáng)度和耐久性，便于打造質(zhì)量符合要求的公路橋梁工程。高強(qiáng)混凝土逐漸成為未來公路橋梁工程建設(shè)主要材料，其相較于常規(guī)材料具有不離析、易澆筑、提及穩(wěn)定和韌性高等特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較為豐富。總的來說，在公路橋梁工程施工中應(yīng)用高強(qiáng)度混凝土材料，可以提升工程結(jié)構(gòu)整體承載力，降低裂縫出現(xiàn)概率，延長(zhǎng)工程使用壽命的同時(shí)，最大程度上降低工程施工成本[1]。

3 高強(qiáng)混凝土的優(yōu)點(diǎn)

體積穩(wěn)定性較高。高強(qiáng)混凝土的體積穩(wěn)定性高，可以改善工程受力情況，混凝土硬化早期階段混凝土的水化熱性能較低，硬化后期，混凝土收縮變形較小，可以大大提升公路橋梁工程整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。

耐久性高。高強(qiáng)混凝土的耐久性高，主要表現(xiàn)在抗?jié)B性、抗凍性和密實(shí)性良好，同時(shí)具備較強(qiáng)耐磨性與抗腐蝕性優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。相較于一般混凝土使用壽命更長(zhǎng)，最長(zhǎng)多達(dá)百年[2]。

輕質(zhì)性。高強(qiáng)混凝土的輕質(zhì)性特點(diǎn)，表現(xiàn)在橋梁工程整體自重下降，而強(qiáng)度更高。目前，很多現(xiàn)代化橋梁跨度更高、長(zhǎng)度更長(zhǎng)，普通混凝土自重較大，因此無法滿足現(xiàn)代公路橋梁工程建設(shè)需要。而高強(qiáng)混凝土可以減輕梁體自重，而且可以提升公路橋梁工程的結(jié)構(gòu)抗震性和跨越能力，并賦予公路橋梁工程較長(zhǎng)的使用壽命[3]。

4 高強(qiáng)混凝土在公路橋梁工程中的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化混凝土原料配合比

高強(qiáng)混凝土在公路橋梁工程中應(yīng)用，為了起到應(yīng)有的性能水平，應(yīng)注重對(duì)混凝土原材料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，從源頭上保障施工質(zhì)量。原料主要包括粗骨料、細(xì)骨料、水泥以及外加劑等材料。水泥材料的選擇，可以優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥材料，具有較強(qiáng)的安全性和使用性能，減少水化熱。加強(qiáng)水泥初凝時(shí)間控制，提升混凝土早強(qiáng)性能，活性符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。灰?guī)r碎石是一種強(qiáng)度較高的材料，其中礦物成分與水泥漿有機(jī)整合，可以進(jìn)一步提升混合料整體強(qiáng)度，因此是最佳的粗骨料[4]。碎石材料選擇中要考慮抗壓強(qiáng)度，在混凝土強(qiáng)度50%以上；集料粒徑控制在20～25mm 范圍內(nèi)，集料空隙小，混凝土強(qiáng)度與和易性得到保障。細(xì)骨料的選擇，嚴(yán)格控制顆粒與含泥量，并選擇江沙或河沙材料進(jìn)行混凝土拌和，細(xì)讀模數(shù)在2.6～3.5 范圍內(nèi)，砂石顆粒太小則會(huì)導(dǎo)致混凝土黏稠，影響到后續(xù)混凝土振搗工作質(zhì)量。砂粒過粗，后期澆筑混凝土其保水性無法得到保證。依據(jù)配合比設(shè)計(jì)要求，加入適量外加劑，有助于控制混凝土凝結(jié)時(shí)間和早強(qiáng)指標(biāo)關(guān)系，改善混凝土和易性、流動(dòng)性，減少水泥用量，降低后期水泥水化熱現(xiàn)象[5]。

需要注意的是，高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)中，水灰比的確定尤為關(guān)鍵，碎石型高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和水灰比的關(guān)系可以用公式表示：

卵石型高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和水灰比的關(guān)系可以用公式表示：

式（1）～式（2）中：∫c和∫k分別表示混凝土強(qiáng)度與水泥標(biāo)號(hào)；C/W 則表示水灰比。

4.2 高強(qiáng)混凝土澆筑施工

公路橋梁工程施工中，高強(qiáng)混凝土材料配合比設(shè)計(jì)后，應(yīng)進(jìn)行試配來分析不足，確定水泥和外機(jī)架用量，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)均勻攪拌。攪拌時(shí)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，基于測(cè)定設(shè)備定期進(jìn)行。拌和物稠度不斷變化，應(yīng)注重配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)混凝土工作性能。混凝土拌和性能符合要求，及時(shí)澆筑混凝土，結(jié)合工程項(xiàng)目特性多選擇分層澆筑模式，確保各層混凝土澆筑厚度不超過500mm，保證高強(qiáng)混凝土的振搗實(shí)踐和強(qiáng)度契合標(biāo)準(zhǔn)[6]。

4.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

高強(qiáng)混凝土支配時(shí)加入適量的摻和料與減水劑，控制混凝土內(nèi)部水分不會(huì)過快蒸發(fā)，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充水分減少混凝土過快干縮開裂。夏季時(shí)應(yīng)加強(qiáng)混凝土收縮性控制，做好后期養(yǎng)護(hù)工作，覆蓋草料或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，縮小混凝土內(nèi)外溫差；冬季則要做好混凝土保溫，避免環(huán)境溫度過低影響到混凝土性能，降低混凝土裂縫出現(xiàn)概率，提升混凝土整體性能。只有高強(qiáng)混凝土的耐久性和強(qiáng)度得到保障，才能為后續(xù)公路橋梁工程整體質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)保障[7]。

4.4 高強(qiáng)混凝土在公路與橋梁施工中應(yīng)用

公路工程施工中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土，主要是基于傳統(tǒng)高速公路混凝土施工基礎(chǔ)上進(jìn)行，同時(shí)具有耐久性高、穩(wěn)定性高和機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。所以，公路施工中采用高強(qiáng)混凝土，在抵御雨水、暴曬和冷凍侵蝕方面具有更加突出的表現(xiàn)。同時(shí)，還可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，控制路基下沉等情況，確保高強(qiáng)混凝土的耐久性得到最大程度上的展現(xiàn)。在橋梁施工中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土，可以滿足大跨度橋梁施工需要，面對(duì)施工難度逐步提升帶來的挑戰(zhàn)，基于高強(qiáng)混凝土來改善常規(guī)混凝土的不足，減輕橋體自重的同時(shí)，提升橋梁工程抗震性和耐久性。另外，還可以減少材料用量和成本，工程使用壽命得到延長(zhǎng)，創(chuàng)造更為可觀的效益。

5 公路橋梁工程施工中高強(qiáng)混凝土應(yīng)用的注意要點(diǎn)

強(qiáng)度取值和彈性參數(shù)。在公路橋梁工程設(shè)計(jì)階段，要求設(shè)計(jì)人員結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算混凝土強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度和軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度符合要求，并依據(jù)混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)來確定混凝土強(qiáng)度數(shù)值。計(jì)算中要分析折減系數(shù)，提升混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，通過實(shí)際試驗(yàn)和測(cè)量方式來計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)彈性模量，以此來保障混凝土整體性能符合要求。

深梁抗剪力計(jì)算。依據(jù)規(guī)范內(nèi)容計(jì)算混凝土在深梁結(jié)構(gòu)抗剪能力基礎(chǔ)上，還要考慮常規(guī)狀態(tài)與極限狀態(tài)下抗剪力的差異，分別計(jì)算得到數(shù)值后優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來控制高強(qiáng)混凝土深梁結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的抗剪力符合要求，全方位保障施工質(zhì)量。

受壓區(qū)高度界限系數(shù)觀察。設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)受壓區(qū)高度界限系數(shù)觀察分析，結(jié)合抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)估，是否滿足公路橋梁工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。另外，構(gòu)建箍筋也會(huì)產(chǎn)生一定約束作用，致使高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度受到影響。需要精準(zhǔn)計(jì)算鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面強(qiáng)度與套箍系數(shù)，提升結(jié)果的合理性。

高強(qiáng)混凝土運(yùn)輸和澆筑應(yīng)該配備罐車，并通過泵送的方式及時(shí)澆筑，保證澆筑連續(xù)性。混凝土澆筑后期，配備專人負(fù)責(zé)混凝土養(yǎng)護(hù)工作，定期觀察和分析，落實(shí)養(yǎng)護(hù)措施到實(shí)處，避免溫度裂縫出現(xiàn)從而影響到整體施工質(zhì)量。

6 結(jié)語

綜上所述，在公路橋梁工程施工中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土，需要在充分實(shí)地勘察的基礎(chǔ)上優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制。在合理的設(shè)計(jì)方案支持下，優(yōu)化混凝土施工過程，提升混凝土整體性能，力求打造質(zhì)量和效益符合要求的公路橋梁工程項(xiàng)目。