高強(qiáng)混凝土在城市道路與交通工程中的實踐應(yīng)用探究

欒遠(yuǎn)亮

晟遠(yuǎn)工程設(shè)計集團(tuán)有限公司 山東 煙臺 264000

1 高強(qiáng)混凝土在道路與交通工程應(yīng)用中的作用

（1）減小體積。在道路與交通工程中，高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)相比，能在減小建筑構(gòu)件截面尺寸的基礎(chǔ)上，確保建筑構(gòu)件仍然滿足道路與交通工程的各項質(zhì)量與性能要求，使道路與交通工程中的相關(guān)構(gòu)件能夠在使用高強(qiáng)混凝土的情況下，達(dá)到有效降低構(gòu)件自重、縮小截面尺寸的目的。比如道路與交通工程中的某些受彎構(gòu)件可以使用高強(qiáng)混凝土澆筑，通過更高的配筋率有效縮小截面高度，使其滿足道路與交通工程的設(shè)計要求[1]。

（2）提升剛度。與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)相比，高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的剛度較大、變形較小。在道路與交通工程施工中，對于部分有特殊剛度、特殊變形等要求的結(jié)構(gòu)可以采用高強(qiáng)混凝土材料，以滿足道路與交通工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的全面要求。

（3）延長壽命。高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)相比還具有更長的使用壽命，尤其是當(dāng)前以高強(qiáng)混凝土材料為基礎(chǔ)的預(yù)應(yīng)力技術(shù)，其在道路與交通工程中通過人為控制應(yīng)力而充分使道路與交通結(jié)構(gòu)中部分受彎構(gòu)件的抗彎剛度與抗裂縫能力得以提升，有效預(yù)防道路結(jié)構(gòu)因長期在露天、潮濕等環(huán)境下發(fā)生的結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)裂縫等問題，對提升道路與交通工程的建造質(zhì)量與延長使用壽命具有重要意義。

（4）提高安全性。由于高強(qiáng)混凝土本身摻雜了礦渣、礦粉、硅粉等諸多材料，因此高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的剛度、抗壓強(qiáng)度、抗震能力等均優(yōu)于常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)。同時，硅粉等材料也使得高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐磨能力、耐沖刷能力等得以提升，使其在道路與交通工程中具有更好的抗河流沖刷能力，對確保道路與交通工程的安全性、耐久性起到非常重要的作用。

2 影響高強(qiáng)度混凝土施工質(zhì)量的幾個因素

第一，水灰比因素。結(jié)合高強(qiáng)度混凝土特點可以得知，如果其水灰比比較大，會降低其自身強(qiáng)度。第二，外加劑和礦物混合料。在高強(qiáng)度混凝土當(dāng)中，加入適量的減水劑和緩凝劑，能夠有效提高混凝土施工強(qiáng)度。同時，加入一定量的礦粉，能夠提升混凝土密實度，確保混凝土密實度得到有效提高。第三，集料。如果集料強(qiáng)度比較低，會降低高強(qiáng)度混凝土的施工強(qiáng)度，若水泥和集料間的黏結(jié)力較小，會嚴(yán)重影響混凝土坍落度，出現(xiàn)此種現(xiàn)象的主要原因是集料表面存在較多雜質(zhì)，清潔度比較差。同時，如果高強(qiáng)度混凝土的水泥用量相同，在此條件下，若水泥用量過少，需要適當(dāng)提升集料粒徑，進(jìn)而有效提高混凝土施工強(qiáng)度。

3 高強(qiáng)混凝土在城市道路與交通工程中的實踐應(yīng)用

在將高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于道路與交通工程的過程中，必須分析高強(qiáng)混凝土材料的諸多特性，同時要結(jié)合當(dāng)前道路與交通工程的實際設(shè)計要求，做好對高強(qiáng)混凝土材料各項參數(shù)特征的計算，確保高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)能夠充分滿足道路與交通工程的質(zhì)量與性能需求。總體上，在將高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于道路與交通工程中時，應(yīng)當(dāng)依照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG 3362—2018）中的有關(guān)要求，充分計算高強(qiáng)混凝土的各項力學(xué)性能指標(biāo)，并注意以下事項。

3.1 高強(qiáng)混凝土配比

在進(jìn)行高強(qiáng)混凝土配比時，必須確保其中各類原材料的綜合性能和質(zhì)量，發(fā)揮各類原材料在高強(qiáng)混凝土配比中的作用，促使高強(qiáng)混凝土的實際質(zhì)量和應(yīng)用價值得以保障。就目前來看，在道路與交通工程中高強(qiáng)混凝土配比原材料主要包括水泥、復(fù)合材料、細(xì)集料、石英砂、粗集料和外加劑等。其中水泥材料多為普通硅酸鹽水泥，在高強(qiáng)混凝土配比時要保證水泥材料的使用性能。

高強(qiáng)混凝土配比中的復(fù)合材料主要由硅灰、礦粉和粉煤灰組成，為此需要保證各類基礎(chǔ)材料配比達(dá)到理想的混合效果，以發(fā)揮在高強(qiáng)混凝土配比中的實際作用，使得高強(qiáng)混凝土可以滿足道路與交通工程項目建設(shè)要求。在進(jìn)行高強(qiáng)混凝土配比中，對于細(xì)集料，應(yīng)確保其細(xì)度模數(shù)和含泥量均達(dá)到合理狀態(tài)，發(fā)揮細(xì)集料在高強(qiáng)混凝土配比中的作用，將高強(qiáng)混凝土綜合調(diào)配和后期配比試驗在具體實施過程中出現(xiàn)問題的概率降到最低；對于石英砂來說，在投入使用前應(yīng)對石英砂顆粒組成展開研究分析，及時解決具體組成過程中出現(xiàn)的問題，避免石英砂材料在實際應(yīng)用過程中影響配比；在粗集料選取中，必須保證各項指標(biāo)均滿足高強(qiáng)混凝土配比要求，將其壓碎值、針片狀含量、含泥量等參數(shù)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，必要時在完全清洗后投入使用，以提升高強(qiáng)混凝土的配比效果[2]。

3.2 深梁抗剪能力計算

設(shè)計人員除了要依照規(guī)范內(nèi)容計算常規(guī)狀態(tài)下高強(qiáng)混凝土深梁結(jié)構(gòu)的抗剪能力以外，還需要對極限狀態(tài)下高強(qiáng)混凝土深梁結(jié)構(gòu)的界面抗剪能力進(jìn)行計算，以確保高強(qiáng)混凝土深梁結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的抗剪能力，對其整體應(yīng)用效果有更加全面的把控。

3.3 觀察受壓區(qū)高度界限系數(shù)

設(shè)計人員要計算鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正截面上的極限狀態(tài)承載能力，尤其是在高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的受壓區(qū)域，計算人員要依照規(guī)范要求并根據(jù)抗壓設(shè)計強(qiáng)度的計算結(jié)果，觀察受壓區(qū)域的界限系數(shù)是否符合道路與交通工程的設(shè)計需求。

3.4 鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面強(qiáng)度計算

由于高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)在道路與交通工程應(yīng)用過程中，其構(gòu)件中箍筋的約束作用受高強(qiáng)混凝土材料的強(qiáng)度影響，相較于常規(guī)混凝土更弱，因此設(shè)計人員需要對鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的正截面強(qiáng)度進(jìn)行計算，結(jié)合箍筋的套箍系數(shù)確保計算結(jié)果的合理性。

3.5 鋼筋混凝土斜截面抗剪強(qiáng)度計算

高強(qiáng)度鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)的剪切破壞形態(tài)同樣涵蓋了剪壓、斜拉等不同類型，同時上述形態(tài)均受高強(qiáng)度鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)的剪跨比與含箍系數(shù)影響。因此，相關(guān)人員在使用高強(qiáng)度鋼筋混凝土的過程中，還要注意預(yù)應(yīng)力對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響，要根據(jù)鋼筋混凝土斜截面抗剪強(qiáng)度計算結(jié)果確定預(yù)應(yīng)力的處理方法。

4 實證研究

（1）工程概況。一座城市路橋交通工程位于城市碼頭前，毗鄰黃海。由于地處海邊，時間受海風(fēng)影響。風(fēng)力過大時，容易引起局部橋梁混凝土的干縮和裂縫問題。找平層設(shè)計厚度6cm，設(shè)計強(qiáng)度C50。施工中高強(qiáng)混凝土混合料的選擇主要是根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧稀Ｊ┕がF(xiàn)場周圍有片麻巖和玄武巖兩種混合料。前者的破碎值為11%，后者的破碎值為6%。根據(jù)本橋交通工程施工的后續(xù)要求，最終選用5～16粒級玄武巖作為高強(qiáng)混凝土作業(yè)材料。

（2）技術(shù)要求研究。在城市道路橋梁交通工程建設(shè)中，由于橋梁屬于貨運專線箱梁，在進(jìn)行橋梁耐久性標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計時，應(yīng)在滿足施工要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高施工要求。根據(jù)《高強(qiáng)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》的要求，本橋交通工程在實際應(yīng)用高強(qiáng)混凝土?xí)r，其性能和耐久性按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，規(guī)范見表1。

（3）施工工藝研究。根據(jù)某橋梁交通工程的施工要求，提出了在現(xiàn)場施工中，為促進(jìn)施工過程中高強(qiáng)度混凝土的施工方法。具體操作步驟如下：①為保證高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，促進(jìn)水泥用量的降低，選用p.o52.5高性能水泥；②在固定水灰比的基礎(chǔ)上，更換10%水泥材料，為避免海洋氣候?qū)蛄航煌üこ痰挠绊懀竟こ滩捎酶男圆牧希斐苫炷亮芽p，本施工采用高強(qiáng)混凝土與聚丙烯纖維混合，摻量1kg/m2。④ 聚丙烯纖維摻入后，高強(qiáng)混凝土的流動性和坍落度降低。⑤ 為進(jìn)一步優(yōu)化高強(qiáng)混凝土的流動性，在高強(qiáng)混凝土中應(yīng)加入適量引氣劑，引氣劑用量不得超過施工規(guī)范。

表1 某城市道路與橋梁交通工程高強(qiáng)混凝土性能規(guī)范表

5 結(jié)束語

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，公路項目數(shù)量明顯增加。針對高強(qiáng)度行駛壓力，對路面和橋梁提出了更高的質(zhì)量要求。高強(qiáng)混凝土由于其耐久性和穩(wěn)定性強(qiáng)而在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在實際應(yīng)用階段，應(yīng)根據(jù)工程特點和施工要求，合理控制高強(qiáng)混凝土的指標(biāo)。在滿足工程要求的基礎(chǔ)上，合理降低施工成本，促進(jìn)公路工程的長遠(yuǎn)發(fā)展。