高性能混凝土在路橋施工中的應(yīng)用

摘 要：高性能混凝土施工操作難度較高，對材料有較多要求，但其澆筑質(zhì)量更易把控，不會產(chǎn)生離析問題，有較強的穩(wěn)固性與強度，還有優(yōu)秀的水化熱等性質(zhì)，從而得到了廣泛的使用。基于此，重點探討了路橋工程中高性能混凝土的應(yīng)用意義與應(yīng)用要點，希望能為相關(guān)人員提供一定參考，促進高性能混凝土得到更加有效的使用。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土；路橋工程；施工

中圖分類號：U414" " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）10-0097-03

0 引言

路橋工程屬于交通運輸體系中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，對其質(zhì)量必須要提高重視程度。高性能混凝土作為一種新型材料，在性能方面具有特殊優(yōu)勢，將其應(yīng)用到路橋工程中，能明顯提升工程項目的整體建設(shè)質(zhì)量，所以，需加強對其的研究和使用。

1 研究高性能混凝土在路橋應(yīng)用中的意義

1.1 路橋施工中應(yīng)用高性能混凝土是國際化目標的要求

路面項目設(shè)計不僅要滿足平均強度標準，還需滿足耐久性條件，在路橋工程施工中所用混凝土材料的抗拉強度不得低于17 MPa。要通過不斷地技術(shù)研究與創(chuàng)新促進混凝土路面穩(wěn)固性、抗?jié)B能力的有效提升。

1.2 路橋施工中應(yīng)用高性能混凝土是經(jīng)濟發(fā)展的需要

交通條件較差會導致商品的運輸效率較低，降低了商品流通的速度，從而嚴重影響到經(jīng)濟的發(fā)展[1]。隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進程的加快，城市人口密集程度不斷提高，城市交通壓力越來越高，為了更好地滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)的交通需求，應(yīng)當在路橋工程施工中使用高性能混凝土，從而促進國內(nèi)交通條件的有效提升，并帶動國內(nèi)經(jīng)濟水平的進一步提升。

2 高性能混凝土的主要特點

2.1 有著良好的性能

高抗折、高強度都是高性能混凝土的重要特性，將此材料應(yīng)用到路橋工程中，能夠大幅提升路面的承載性能，增加工程使用年限，提高工程經(jīng)濟與社會效益。

高性能混凝土拌合物本身流動性較強，澆筑難度較低，在成型時不會發(fā)生分層、離析等問題。

2.2 耐久性強

由于路橋工程一般建于室外，需要長期經(jīng)歷風吹雨打、陽光曝曬，并且還要承受來往車輛的碾壓作用，如此惡劣的使用環(huán)境使之容易形成病害，而使用高性能混凝土，則可提高路橋抵御惡劣天氣、環(huán)境的影響，具有更強的耐久性[2]。

2.3 體積穩(wěn)定性

路橋項目維持項目體積的穩(wěn)定十分關(guān)鍵，這直接決定著項目的使用壽命與安全程度。高性能混凝土有著良好的體積穩(wěn)定性，在拌合物凝結(jié)硬化的初期階段形成的熱量相對較低，因此進入硬化的后期階段，產(chǎn)生的收縮形變程度也較低。

2.4 高性能混凝土經(jīng)濟效益較高

高性能混凝土自身強度高、耐久性高，因此減少了投入使用后的維修費用，使用壽命相比普通混凝土更長，使得工程造價成本大幅減少，因此經(jīng)濟效益相對較高。

3 高性能混凝土原材料的選擇

3.1 粗骨料

在進行高性能混凝土的配置時，所用粗骨料一般需要使用多種類型的金屬礦石材料。通過選擇合適的粗骨料，可以明顯提高混凝土的延展性、強度與耐用性。針對強度等級不同的混凝土，使用的骨料粒徑有一定區(qū)別。比如，當混凝土強度要求達到C60時，則所用粗骨料直徑需要控制在3.15 cm以下；如果混凝土強度高于C60，所用粗骨料直徑應(yīng)當控制在2.5 cm以下。

3.2 水泥

在配制高性能混凝土時，所用的水泥質(zhì)量要有所保障，并且還要控制好水泥的配比，若是水泥使用比例偏高，便會使得高性能混凝土內(nèi)部產(chǎn)生嚴重的收縮，并且釋放的熱量也會增加，從而影響到混凝土的成型效果。高性能混凝土必須要選取流動性優(yōu)秀、可溶解于高效減水劑、高強度的水泥材料，只有滿足以上３項要求的水泥，方可配制出符合路橋工程建設(shè)要求的高性能混凝土[3]。

3.3 外加劑

在高性能混凝土中摻加外加劑，可以明顯改善混凝土的性能，提升混凝土的硬度，并解決新拌合混凝土材料存在的問題。一般較為常用的外加劑包括引氣劑、減水劑、緩凝劑等。其中，減水劑的使用能在保障混凝土材料工作性的基礎(chǔ)上，明顯降低混凝土的水灰比。在配制高性能混凝土時，對于外加劑的應(yīng)用一定要結(jié)合路橋工程建設(shè)要求、混凝土的配比關(guān)系來確定，而且不可使用過量的外加劑。在摻加外加劑的情況下，應(yīng)當適當增加混凝土材料的拌合時間，從而保證各類材料都可以得到徹底均勻的攪拌。

3.4 礦物細摻料

配制高性能混凝土時，用到的礦物細摻料主要包含了天然佛石巖、硅灰、石英砂粉等成分。把適宜比例的礦物細摻料應(yīng)用到混凝土中，既可以提高混凝土的工作性，降低溫升反應(yīng)，提高混凝土成型后的強度，并且還可大幅提高混凝土的耐久、抗腐蝕、抗?jié)B性能，促使路橋工程建設(shè)質(zhì)量更具保障。

在實際配制高性能混凝土時，礦物細摻料一般是摻加到水泥材料中。礦渣硅酸鹽水泥要求摻加20％～70％的礦渣，硅酸鹽水泥要求摻加20％～50％的火山灰質(zhì)等。總體而言，礦物摻合料與水泥的總用料在所有混凝土原料中占比必須要低于600 kg/m3。

4 高性能混凝土在路橋施工中的應(yīng)用

4.1 在橋梁工程建設(shè)中高性能混凝土的應(yīng)用

在橋梁工程施工作業(yè)中，既對混凝土材料的強度提出較高要求，并且也對耐久性有較高要求。相較于普通混凝土來說，利用高性能混凝土進行橋梁工程建設(shè)，可保證建筑體即使處于惡劣的天氣與環(huán)境中，在投入使用較長的時間之后，依舊保持良好的性能，具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。所以，可把高性能混凝土運用到大跨度橋梁、離岸結(jié)構(gòu)的墩基與主梁的施工中，高性能混凝土的應(yīng)用優(yōu)點便可獲得全面展現(xiàn)，橋梁工程的經(jīng)濟與社會效益也會獲得明顯提升，并使工程的使用壽命滿足設(shè)計要求[4]。例如，位于上海市的東海大橋在修建時就使用了大量的高性能混凝土材料，比如橋梁的主梁、墩基、墩部等結(jié)構(gòu)，都是由高性能混凝土澆筑而成。

在此橋梁項目中，所用高性能混凝土普遍為各種工業(yè)廢棄材料，基于對礦粉、粉煤灰之類的廢料加以適當處理之后，再按照規(guī)定的配比關(guān)系把礦粉、粉煤灰混合配成，從而大幅降低了工程項目的施工造價，并且也能讓澆筑作業(yè)開展更為方便，還能更加直觀地體現(xiàn)出高性能混凝土所具備的抗腐蝕、耐用性與高強度等特性。結(jié)合東海大橋案例發(fā)現(xiàn)，使用高性能混凝土進行橋梁項目的施工作業(yè)，可以明顯提高橋梁的使用壽命，增加橋梁項目各主梁間隔的距離，并減少造價成本，同時提高了工程建設(shè)質(zhì)量與經(jīng)濟效益。

4.2 預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

在進行現(xiàn)代化路橋項目建設(shè)時，預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由于具有優(yōu)秀的性能、承載性能從而獲得了普遍的使用。若是把此種先進的混凝土施工技術(shù)和高性能混凝土材料有機融合，就能起到更為突出的施工效果。

高性能混凝土本身具備高強度、耐久性，若使用此種材料制作成預應(yīng)力構(gòu)件，則此構(gòu)件也就具備了堅固、耐用的特質(zhì)。而當預應(yīng)力構(gòu)件具有較高的強度之后，就可以承受住更高的承載力，提高構(gòu)件的耐久性，減少日常的維護工作，節(jié)約經(jīng)濟成本。預應(yīng)力結(jié)構(gòu)本身在耐久性、堅固性方面有著較高要求，因此高性能混凝土的使用十分重要。預應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般要進行高精度的計算與高專業(yè)性的技術(shù)處理，由于高性能混凝土在施工質(zhì)量的穩(wěn)定性方面十分可靠，使得二者結(jié)合能實現(xiàn)更好的優(yōu)勢互補。因為高性能混凝土有著優(yōu)秀的工作性、流動性，施工作業(yè)時對于尺寸精度、形狀的控制較為輕松到位，使得預應(yīng)力構(gòu)件的施工步驟得到明顯精簡，提升總體施工效果。

預應(yīng)力混凝土構(gòu)件一般需要進行復雜繁瑣的加載處理，還需考慮各方面的盈利條件，例如拉/壓應(yīng)力、扭矩力等。而高性能混凝土有著優(yōu)秀的力學性能，比如高彈性模量、低蠕變性，使之可以更為有效地滿足施工要求，適應(yīng)復雜多變的施工條件。如此既能夠提升預應(yīng)力構(gòu)件的綜合應(yīng)用性能，還可以在適當程度上減少由于應(yīng)力太過集中或者是疲勞而引起的預應(yīng)力不足的問題。

將高性能混凝土和預應(yīng)力結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來應(yīng)用，也能提升路橋工程的環(huán)保性[5]。高性能混凝土配制時所用的水量比普通混凝土對工業(yè)副產(chǎn)品的用量更低，可以節(jié)約各類資源的使用，提高材料利用效率。預應(yīng)力技術(shù)能夠降低對鋼材的使用數(shù)量，二者結(jié)合之后，就能大幅降低對材料的耗用量。

使用高性能混凝土作為預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)材料，既可以提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、耐久性，還在經(jīng)濟性、環(huán)境保護方面具有突出優(yōu)勢，應(yīng)用價值較高，而這也是高性能混凝土得到越發(fā)廣泛使用的一項重要原因。

4.3 高性能混凝土在公路施工中的應(yīng)用

高性能混凝土有著高強度、耐久性好、穩(wěn)固性高等諸多優(yōu)點，在公路工程的施工作業(yè)中較為常用，能夠大幅提升路基建設(shè)質(zhì)量，并降低鋼材、水泥等材料的使用量。基于其流動性強、黏性高、澆灌性好等優(yōu)點，能促使整個工程項目的施工速度加快，取得更好的建設(shè)效率與效果。

高性能混凝土的特點體現(xiàn)出了其能夠充分承受住長時間的雨雪、風沙侵蝕等，相較于一般性的公路項目而言，應(yīng)用高性能混凝土建設(shè)的公路使用年限更長，因此總體經(jīng)濟性更高。不過，高性能混凝土的建設(shè)造價也相對更高，相對于普通混凝土而言，在前期的投資成本較高。所以，在實際的公路建設(shè)中，必須要根據(jù)環(huán)境的具體特征、工程建設(shè)需求來合理選擇何種混凝土材料[6]。

將高性能混凝土運用到公路項目中，可基于環(huán)境、道路施工的具體需求挑選合適的原材料，制定科學合理的材料配合比，并對拌合料中摻加適量的復合高效外加劑，并且還需摻加硅灰、粉煤灰之類經(jīng)特殊處理的工業(yè)廢棄材料。基于以上措施，可提升混凝土拌合料的流動性、技術(shù)性能，使得建成的公路項目具有更強的耐用性。

4.4 特殊環(huán)境（如高咸、低溫、高濕）下的應(yīng)用

基于特殊環(huán)境下修建基礎(chǔ)設(shè)施難度較高、工藝流程復雜性較強、技術(shù)要求較高。若是使用傳統(tǒng)的建設(shè)材料，特別是普通混凝土，是無法滿足特殊環(huán)境下的工程建設(shè)要求的。而高性能混凝土因為具有優(yōu)秀性能，在特殊環(huán)境下具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。

4.4.1 高咸度條件下的應(yīng)用

對于高咸度條件，比如沿海地帶、鹽堿區(qū)域等，普通混凝土極易在鹽分的滲透作用下發(fā)生腐蝕，使得鋼筋銹蝕速度加快，并且也會出現(xiàn)混凝土剝落的情況。高性能混凝土本身滲透性較差，還具有較強的抗裂能力，就可抵御鹽分的滲透與腐蝕，由此延長結(jié)構(gòu)配件的使用年限。此種特性使得高性能混凝土在沿海地帶、鹽堿區(qū)域的路橋工程項目施工而言有著突出的應(yīng)用優(yōu)點，可以減少工程投入使用后的運營維護費用，使得整個工程的結(jié)構(gòu)耐用性大大提升[7]。

4.4.2 低溫條件下的應(yīng)用

低溫條件下，普通混凝土極易形成裂縫或是發(fā)生脫落，特別是對于冬季氣溫極低的北方地區(qū)。但高性能混凝土則具有優(yōu)秀的冷裂性能、抗凍融能力，并且因為其還有著較強的抗裂、低滲透特性，就能避免水分滲透到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，進而降低凍融循環(huán)帶來的損壞作用。此方面特征使之成為北方城市中修建路橋工程的主要材料。

4.4.3 高濕度條件下的應(yīng)用

高濕度條件下，高性能混凝土一樣具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。因為其滲透性較差、強度較高，就能避免水分、各類有害物質(zhì)的滲入，由此延長了工程的使用年限。此特性使之在熱帶、亞熱帶地區(qū)，特別是一些常年處于季風性氣候、濕度較高的區(qū)域，有著較高的實用價值。

高性能混凝土的以上優(yōu)點并非是彼此孤立存在的，而且能夠疊加作用、彼此影響的。例如，高抗裂性、滲透性較差的優(yōu)點使得高性能混凝土既能夠抵御鹽分的腐蝕作用，也能讓其在寒冷、高濕度條件下具有較強的耐用性。此種多元性的性能優(yōu)勢，使得高性能混凝土可以使用在更加復雜、變化性強的環(huán)境之中，因此適用范圍相對更廣[8]。

5 結(jié)束語

將高性能混凝土材料應(yīng)用到路橋工程建設(shè)中，對于保證工程項目的建設(shè)質(zhì)量有著重要作用。近幾年，高性能混凝土因為自身的優(yōu)秀性能受到了建筑行業(yè)的青睞，加強了對高性能混凝土的應(yīng)用力度，并更加注重對其應(yīng)用價值的研究探索，可以預見高性能混凝土今后在路橋項目中必定會得到更加廣泛的使用。

參考文獻

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