高性能混凝土技術在道路橋梁工程施工中的實踐

楊萬智

【摘 要】高性能混凝土具有耐久性及穩定性優勢，在道路橋梁工程應用中能夠有效提升工程使用壽命和路面耐久性。文章結合某跨線橋施工實例，分析高性能混凝土的制備及施工工藝，在探索高性能混凝土整體優勢的基礎上，得出高性能混凝土在道路橋梁施工中的重要性，旨在提升道路橋梁整體質量。

【關鍵詞】高性能混凝土;道路橋梁工程;施工實踐

高性能混凝土具有高耐久性、高體積穩定性、高工作性，并能滿足混凝土結構所要求的各項力學性能。為了達到以上需求，高性能混凝土的原材料組成與普通混凝土相差較大，具體原材料包括水泥、礦物摻和料、水、外加劑、砂、石等，其中的礦物摻和料包括硅灰、磨細礦渣、粉煤灰和磨細鋼渣等，外加劑包括減水劑、緩凝劑、減縮劑和膨脹劑等。高性能混凝土的強度與水泥強度性能成正比，所以高性能混凝土選擇的水泥C3A含量應保持在8%以下[1]。高性能混凝土良好的使用特性，能夠有效提升道路橋梁整體質量，延長使用壽命，本文在重點分析高性能混凝土技術特征的基礎上，展現其實踐優勢，體現其在道路橋梁工程施工中應用的重要性。

1 高性能混凝土工藝的工程實踐

某道路橋梁工程為跨線橋，主橋長度為550 m，橋面寬度為22.15 m，跨徑組合為30 m+35 m+30 m，現場澆筑施工，屬于雙向6車道公路形式，采用預應力連續梁橋建設模式，為8跨形式。工期為2019年5月15日至2019年12月10日。該工程路面采用瀝青混凝土路面建設形式，工程結構復雜度較高，當地氣候環境惡劣，對混凝土施工強度提出了較高要求，對此施工單位采用高性能混凝土施工技術手段，強化工程結構的穩定性和可靠性，保障整個工程項目的建設質量，具體施工作業采用以下工藝手段。

1.1 高性能混凝土制備工藝

高性能混凝土在當前道路橋梁工程項目施工過程中起到積極作用，為充分發揮其優勢，需要控制好各項制備工藝。高性能混凝土的制備流程與普通混凝土并無較大差別，主要區別在于摻和料和配比方面，制備環節需要做到以下內容：{1}合理控制好各項原材料，保證高性能混凝土的制備效果。精確計算好不同原材料的使用量，一方面選用先進科學的攪拌設備，事先設定好具體的攪拌參數，明確含水量和攪拌時間;另一方面作業人員需要做好實時監控工作，適當調整好攪拌工作，高性能混凝土的制備如圖1所示。{2}為確保高性能混凝土的制備效果，需要控制好摻和料和添加劑的使用類型和含量，根據國家規定和行業標準，如《混凝土外加劑》（GB 8076 —2008）和《混凝土外加劑應用技術規程》（GB 50119 —2013）等，嚴格把控具體的攪拌時間。合理制定水泥和水之間的配合比，從而制備出具有更高強度的水泥，使其符合工程要求的工作性和耐久性。施工環節中初步開展配合比計算工作，在反復試配環節中發揮正交試驗法的作用，明確最終的礦物摻和料的具體摻量，基準配合比為每立方米高性能混凝土中要包含水泥372 kg、粉煤灰粉90 kg、礦渣粉90 kg、硅灰48 kg、砂730 kg、石1 094 kg、水132 kg及外加劑7.8 kg。由此制作出的高性能混凝土使用壽命延長，耐久度更高[2]。{3}選擇高性能水準的攪拌設備，通過臥軸式攪拌機或者逆流式攪拌機可以起到良好效果，因為其可以在短時間內攪拌均勻。{4}在實際制備高性能混凝土的過程中，需要充分強化其ASR（硅反應）方面的適應度，為防止發生ASR現象，需要控制好混凝土的堿含量限值。

1.2 高性能混凝土施工工藝

為推進本次道路橋梁工程施工順利開展，需要明確具體施工工藝。

（1）全面測量本次工程的各項施工環境，做好實地勘察工作，細致檢查各項施工設備和施工工藝，避免施工環節出現失誤或者延誤工期的情況出現。嚴格按照國家道路橋梁工程施工建設標準開展作業，控制好各項施工細節。對碾壓機、振平搗鼓機等設備進行有效控制，施工之前需要檢查好各項設備的運行狀態。

（2）合理規范各項施工流程，推進測量放樣、推平、碾壓等環節的順利開展，嚴格控制模板的安裝和澆筑質量。首先，在墊層模板方面，需要詳細核對基礎中心線和標高，做好測量放線工作，按照數值安裝方式控制好側模板的作業效果，同時加以校準，并借助斜撐和支撐進行加固[3]。其次，基礎梁模板安裝過程中，需要夯實梁底土方，使用磚砌胎膜，結合承臺寬度使用1∶3水泥砂漿加以砌筑，并砌上實心磚，使其到達孔樁標高。

（3）混凝土澆筑作業。事先灑水和清掃地面，減少地面雜質，從而保障混凝土和工程地面之間充分結合。本次工程作業使用混凝土車加以運輸，施工現場澆筑作業環節則使用混凝土車輸送泵。現場施工人員通過分層多次澆筑手段，均勻有序地澆鋪混凝土，單次澆筑長度保持在4 m左右[4]。同時為保證工程施工效果，及時采用插入式振搗器進行壓實。當澆筑好混凝土之后，及時撤除混凝土車。

（4）搭設鋼筋結構時，需要在鋼筋結構拐角處預留一定的收縮縫，支持后續混凝土自行收縮體積，并定期測定好高性能混凝土的強度和硬度。

1.3 高性能混凝土在道路橋梁工程中的應用推廣

綠色高性能混凝土是混凝土追求“道德”的必然選擇[5]。以高性能混凝土在實踐中所展現的延長道路壽命、提高道路耐磨度等優勢來看，結合目前愈發嚴重的環境壓力，混凝土產業必須走低碳綠色環保道路，綠色高性能混凝土在道路橋梁工程中應用推廣至關重要。首先，需要加強高性能混凝土生產應用信息收集和統計分析，當前綠色高性能混凝土需要注意材料、觀念和方法的變化，優化配合比是綠色高性能混凝土的核心技術。其次，應將高性能混凝土的優勢深入行業，強化宣傳作用，規范行業準入，提升社會責任，促進建設資源節約型、環境友好型社會。最后，加強組織領導和政策支持，目前高性能混凝土仍處于“試用”階段，需要做好推廣應用頂層設計，組織開展混凝土試點工作，政府也可以將綠色高性能混凝土的應用作為優秀建筑設計的評判標準，鼓勵建筑企業推廣使用。

2 高性能混凝土技術對道路橋梁工程施工的重要性

2.1 高性能混凝土技術特征

高性能混凝土技術是現代工程項目施工中常用的混凝土手段，其是在普通混凝土基礎上，發揮現代科學技術優勢，優化混凝土材料配比，加入適量的添加劑和活性細砂，增強混凝土的強度、抗壓性和耐腐蝕性的新型混凝土。高性能混凝土表現出較多的優勢特征，如早期強度較高、擁有穩定的力學性能和較強的抗滲性，可以良好適應多種惡劣工作環境。其基本特征是根據耐久性來設計的，盡量避免由于熱脹冷縮而出現裂縫問題，需要注意的是，單純的高強度混凝土不一定具備高性能混凝土的特征。

2.2 高性能混凝土的應用優勢

高性能混凝土是在常規材料基礎上應用新型技術的混凝土，這一概念最早由美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）和美國認證協會（American Certification Institute，ACI）首次提出，當前各地區對高性能混凝土的評價標準不一，我國在《高性能混凝土應用技術規程》（CECS207—2006）中對高性能混凝土的定義：采用常規材料和工藝生產，具有混凝土結構所要求各項力學性能，具有高耐久性、高工作性和高體積穩定性的混凝土。高耐久度為高性能混凝土的基礎特性，人類在使用混凝土的歷史中，對混凝土進行不斷研究改進，希望能夠改善常規混凝土的劣化問題，大部分建筑施工中所使用的混凝土雖然能夠滿足實際需求，但是隨著時間的推移，都會出現或大或小的質量問題，據統計，美國用于由于混凝土劣化造成質量問題的費用為3 000億美元，英國為5億英鎊，除了經濟損失，還會造成嚴重的社會問題，比如烏克蘭切爾諾貝利核電站的核泄漏事件，就是由于混凝土劣化導致主體結構提前失效，嚴重危害當地生態環境。為提升工程使用壽命，高性能混凝土的研制和發展至關重要。高性能混凝土在工程建設中起到重要作用，以我國道路建設為例，當前我國道路覆蓋率在20%左右，隨著城鎮化建設的不斷推進，道路鋪設將是城鎮化建設的重要內容[6]。而高性能混凝土在道路工程中的應用，其耐久性特征能夠大幅延長道路壽命，使路面耐磨減少破損，此外，高性能混凝土的透水性能也能減少熱島效應，位于江蘇連云港區的苗嶺一號高架橋，長期面臨海風的侵蝕，此種環境下，普通混凝土會出現裂縫影響道路橋梁整體壽命，而高性能混凝土的澆筑使用不僅滿足實際強度設計需求，同時也杜絕干縮開裂的可能。2008—2009年建成的哈大客運專線工程使用了C50高性能混凝土，根據當地實際情況，將高性能混凝土用于梁場施工中，其中的凍融實踐經過大量試驗，沒有表現出質量問題，表明高性能混凝土具備極佳抗凍融性能。高性能混凝土以耐久性、工作性和高體積穩定的顯著優勢彌補了普通混凝土的劣勢，在未來發展中，其必將成為混凝土產業的發展方向，但高性能混凝土也面臨脆性較高、后續發展薄弱等問題，在當前的綠色環保大背景下，高性能混凝土早期使用的穩定度和綠色化考量則是其主要研究方向[7]。

3 結語

高性能混凝土技術在道路橋梁工程施工中的應用，可以有效提升工程耐久性，延長路面使用壽命，具有不錯的效益。高性能混凝土在道路橋梁工程施工中的應用是未來主要發展趨勢，在當前的環境壓力下，高性能混凝土的綠色發展也將成為混凝土行業的發展方向。

參 考 文 獻

[1]任海洋.高性能混凝土在橋梁工程中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2018（12）：139-140.

[2]項貽強，竺盛，趙陽.快速施工橋梁的研究進展[J].中國公路學報，2018（12）：1-27.

[3]黃柳云，宋少軍，王建軍，等.基于CATIA的BIM技術在大跨度鋼管混凝土拱橋施工中應用研究[J].公路，2019（1）：122-125.

[4]哈娜，HANa.多目標規劃高性能混凝土配合比優化設計研究[J].建筑技術，2017（1）：29-31.

[5]張習.橋面防水層施工技術在橋梁工程中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2017（5）：215-216.

[6]董方園，鄭山鎖，宋明辰，等.高性能混凝土研究進展Ⅰ：原材料和配合比設計方法[J].材料導報，2018（1）：159-166.

[7]趙慧君，李兆彬.超強高韌性樹脂混凝土加固橋梁施工技術[J].公路，2018（11）：145-148.