淺談高性能混凝土在路橋中的應(yīng)用及其特性

1、畢 業(yè) 論 文論文題目：淺談高性能混凝土在路橋中的應(yīng)用及其特性 班 級： 高管09級1班 姓 名： 章 忠 意 學(xué) 號(hào)： 20093937 指導(dǎo)老師： 王 麗 四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院道路橋梁工程系2011年9月目 錄1混凝土主要原料組成21.1水泥質(zhì)量的控制21.1.1選擇適宜的水泥品種和水泥型號(hào)21.1.2做好水泥的檢測工作32高性能混凝土的的特性32.1抗折度高42.2耐久性強(qiáng)42.3工作性好52.4壽命期長53高性能混凝土在路橋中的應(yīng)用63.1高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用63.2高性能混凝土在公路中的應(yīng)用74高性能混凝土應(yīng)用的施工工藝及其抗凍性研究74.1混凝土的凍害機(jī)理84.2影響混凝土抗

2、凍性的因素84.3提高混凝土抗凍性的方法95水泥混凝土路（橋）面抗滑性能分析96水泥混凝土路（橋）面耐久性分析107結(jié)束語12參考文獻(xiàn) 12淺談高性能混凝土在路橋中的應(yīng)用及其特性摘要：混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一。它是由膠凝材料，顆粒狀集料（也稱為骨料），水，以及必要時(shí)加入的外加劑和摻合料按一定比例配制，經(jīng)均勻攪拌，密實(shí)成型，養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人工石材?；炷辆哂性县S富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡單的特點(diǎn)，因而使其用量越來越大。同時(shí)混凝土還具有抗壓強(qiáng)度高，耐久性好，強(qiáng)度等級范圍寬等特點(diǎn)。高性能混凝土為一種能滿足特殊性能和特殊用途的混凝土，僅采用常規(guī)材料、普通拌和、澆筑和養(yǎng)護(hù)等措施達(dá)不到高性

3、能混凝土的要求，而是必須通過提高澆筑、搗實(shí)的方法來提高混凝土的長期力學(xué)性能、初期強(qiáng)度、剛度和體積穩(wěn)定性以及延長其在惡劣環(huán)境下的使用壽命。在此分析了高性能混凝土的特性，并簡要分析了高性能混凝土在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用。本文亦就混凝土路(橋)面的特性進(jìn)行了深入的探討。關(guān)鍵詞：高性能混凝土，路橋，應(yīng)用，特性分析20世紀(jì)70年代以后的二、三十年，世界各國和我國的混凝土科學(xué)技術(shù)有了十分顯著的發(fā)展，從混凝土外加劑的廣泛應(yīng)用到工業(yè)廢渣作為磨細(xì)摻合料的開發(fā)應(yīng)用，使混凝土技術(shù)向高強(qiáng)化、高性能化大大地邁進(jìn)了一步。高性能混凝土在1990年由美國正式提出，立即受到全世界注意，被稱為“21世紀(jì)混凝土”。我國1992年開始

4、重視，現(xiàn)已在大城市商品混凝土和重要建筑中較普遍采用，形勢很好。高性能混凝土是在高強(qiáng)混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，已逐漸被很多學(xué)者認(rèn)可，在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。然而隨著對交通運(yùn)輸要求的日益提高，建設(shè)長壽命低維護(hù)路面，采用高性能路面混凝土，提高混凝土的抗折強(qiáng)度與耐久性是當(dāng)前路面混凝土的發(fā)展趨勢。目前，國內(nèi)外對于橋面鋪裝的研究大多集中在鋪裝材料施工技術(shù)的研究，且主要是針對鋼橋。對于鋼筋混凝土橋梁的橋面鋪裝世界各國研究很少，尤其是對剛性鋪裝(水泥混凝土橋面鋪裝)研究更少。1混凝土主要原料組成混凝土主要是由水泥、水、集料、化學(xué)外加劑、礦物質(zhì)混合材料，按比例配合，經(jīng)過均勻拌制，振搗密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人

5、工石材。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為：水和水泥作用形成水泥漿，水泥漿包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙中成為砂漿，砂漿又包裹在石子的表面，并填充砂子的空隙。水泥漿將砂、石牢固地膠結(jié)為一整體，使混凝土具有所需的強(qiáng)度、耐久性等性能。1.1水泥質(zhì)量的控制1.1.1選擇適宜的水泥品種和水泥型號(hào)水泥有多種品種標(biāo)號(hào)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求和實(shí)際使用部位的具體條件，選擇適當(dāng)?shù)乃嗥贩N和標(biāo)號(hào)。路基路面大多采用C20、C25，抹面用C15，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)混凝土工程的特點(diǎn)和所處的環(huán)境條件綜合考慮，對水泥強(qiáng)度一般應(yīng)是混凝土強(qiáng)度等級的1.52.0倍。另外水泥品種和強(qiáng)度等級等物理特性的選擇也應(yīng)特別慎重，高等級路橋特重、重交通混凝土路面設(shè)計(jì)彎

6、拉強(qiáng)度要求多在5.0MPa以上，相應(yīng)要求采用強(qiáng)度42.5級以上水泥。新拌混凝土的和易性、路面裂縫的控制、坍落度損失及外加劑的性能提升等化學(xué)特性則決定了路面使用壽命，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好選擇。1.1.2做好水泥的檢測工作對進(jìn)入施工現(xiàn)場的水泥，在出廠合格證齊全和化驗(yàn)單符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，做好再次檢驗(yàn)工作，要核驗(yàn)進(jìn)場水泥是否與質(zhì)保資料相符合，包裝標(biāo)志是否齊全，水泥是否錯(cuò)進(jìn)或混進(jìn)，是否有受潮結(jié)塊現(xiàn)象。在認(rèn)真檢查合格后，督促施工單位按批抽樣送檢，檢驗(yàn)項(xiàng)目全部合格后，方可準(zhǔn)予拌制混凝土。對于甲方提供的水泥，監(jiān)理工程師也不能放松其核檢。做好水泥生產(chǎn)廠家的選擇，應(yīng)優(yōu)先采購旋窯生產(chǎn)的合格水泥產(chǎn)品，如立窯生產(chǎn)

7、的水泥應(yīng)認(rèn)真檢驗(yàn)其組成及主要指標(biāo)后才可使用。對進(jìn)場水泥在檢驗(yàn)生產(chǎn)廠家和保證資料時(shí)重點(diǎn)查看氧化鎂、二氧化硫含量及初凝時(shí)間，在安定性項(xiàng)中任一項(xiàng)不符合水泥質(zhì)量規(guī)定的均為廢品禁止使用，水泥產(chǎn)品的安定性是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，為保證質(zhì)量，施工所用的水泥必須經(jīng)過該地區(qū)有資質(zhì)的試驗(yàn)室復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。2高性能混凝土的的特性高耐久性:長期以來，混凝土一直被看成堅(jiān)固耐久的材料，實(shí)踐證明，普通混凝土并不總象當(dāng)初應(yīng)用時(shí)所認(rèn)為的那樣耐久，許多國家早期修建的一些混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程已相繼步入老化期。高強(qiáng)度:混凝土強(qiáng)度對結(jié)構(gòu)來說是最基本的性能要求。不同的結(jié)構(gòu)，對混凝土強(qiáng)度要求也不一樣，有的結(jié)構(gòu)要求有較高的抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度;有

8、的結(jié)構(gòu)希望在短期內(nèi)有較高的強(qiáng)度;有的結(jié)構(gòu)需要有較高的抗拉強(qiáng)度;有的結(jié)構(gòu)在28天后才承受荷載，希望后期強(qiáng)度有較大的增長可以利用;有的結(jié)構(gòu)需要抗沖切，抗磨損，抗疲勞強(qiáng)度等等。混凝土的工藝性包括對拌和、運(yùn)輸、澆灌和振實(shí)等各操作工序的要求，在施工過程中不產(chǎn)生離析，質(zhì)量穩(wěn)定，施工完成后的混凝土密實(shí)、勻質(zhì)、平整、表面光潔。高體積穩(wěn)定性:混凝土的體積穩(wěn)定性直接影響結(jié)構(gòu)的受力性能，嚴(yán)重者會(huì)影響結(jié)構(gòu)的安全?；炷恋捏w積穩(wěn)定性可分成三類，一類是混凝土在凝結(jié)過程中發(fā)生的體積變形，總稱為收縮變形;另一類是混凝土在承受荷載后發(fā)生的體積變形，如彈性變形，徐變變形等;還有一類是混凝土在溫度作用下的體積變形，稱為溫度變形。彈

9、性變形是所有結(jié)構(gòu)材料共有的特性，混凝土在受力后產(chǎn)生的彈性變形比較大。要使彈性變形小，就要提高混凝土的彈性模量。提高彈性模量的辦法有:提高混凝土的強(qiáng)度，采用彈性模量高的集料，改善混凝土的級配，提高混凝土密實(shí)度。溫度變形?；炷恋臏囟茸冃畏謨深悾活愂菬崦浝淇s變形，如受到約束時(shí)，使結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫，甚至破壞;另一類是混凝土水化是產(chǎn)生的溫度應(yīng)力而引起裂縫。對體積穩(wěn)定性要求，國際上也還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，要求混凝土的收縮變形、徐變變形小，彈性模量高，溫度膨脹系數(shù)盡量與鋼筋一致。高工藝性:混凝土的工藝性能是混凝土質(zhì)量的重要保證。沒有好的工藝性能，混凝土就很難達(dá)到高強(qiáng)度、高耐久性和高體積穩(wěn)定性。應(yīng)用

10、經(jīng)濟(jì)性:雖然高性能混凝土在成本上比普通混凝土要高一些，但由于減小了截面尺寸，減輕了結(jié)構(gòu)自重，降低了鋼筋用量，這對自重占荷載主要部分的混凝土結(jié)構(gòu)具有特別重要的意義。高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土，必須采用嚴(yán)格的施工工藝，采用優(yōu)質(zhì)材料配制，便于澆筑、振搗時(shí)不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期強(qiáng)度高、具有長期的力學(xué)性能，抗?jié)B性，密實(shí)性，水化熱，韌性，體積穩(wěn)定性等性能的耐久的混凝土，特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。由于高性能混凝土具有綜合的優(yōu)異技術(shù)特性，引起了國內(nèi)外材料界與工程界的廣泛重視與關(guān)注。十多年來，世界上許多國家相繼投入了大

11、量的人力、財(cái)力、物力進(jìn)行該項(xiàng)研究與開發(fā)應(yīng)用，使高性能混凝土技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，在原料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、物理力學(xué)性能、耐久性、工作性、結(jié)構(gòu)性能以至應(yīng)用技術(shù)等方面都取得了既有理論基礎(chǔ)又有實(shí)用價(jià)值的科技成果。高性能混凝土為一種能滿足特殊性能和特殊用途的混凝土，僅采用常規(guī)材料、普通拌和、澆筑和養(yǎng)護(hù)等措施達(dá)不到高性能混凝土的要求，而是必須通過提高澆筑、搗實(shí)的方法來提高混凝土的長期力學(xué)性能、初期強(qiáng)度、剛度和體積穩(wěn)定性以及延長其在惡劣環(huán)境下的使用壽命。高性能混凝土往往被人們將其與高強(qiáng)度混凝土聯(lián)系起來，其實(shí)質(zhì)高性能混凝土不僅僅是高強(qiáng)度，而且具有相當(dāng)高的剛度、彈性模量和耐久性，普遍混凝土不能長久作用，如許多

12、混凝土車道在不該開裂的地方開裂或者由于冰凍和融化而剝落；許多橋面遭受嚴(yán)重破壞；許多混凝土橋梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免這些不該發(fā)生的事故。與普通混凝土相比，高性能混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)：2.1抗折度高高性能混凝土是20世紀(jì)90年代由發(fā)達(dá)國家研制出來的一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，其主要的材料是硅灰、硅微粉、礦渣等廢物材料，高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。這些材料具有優(yōu)良的粘附力和拉力。因此具有高、強(qiáng)度、高彈性，以及高抗折強(qiáng)度，能提高路橋的承載力

13、，所以在橋梁或道路的重要的彎折構(gòu)件部位，應(yīng)用高性能混凝土，可以增強(qiáng)它的抗折力，而不會(huì)像普通混凝土一樣容易開裂。2.2耐久性強(qiáng)高性能混凝土的主要設(shè)計(jì)的指標(biāo)是耐久性，因此，它的耐久性強(qiáng)是它的主要優(yōu)點(diǎn)。它具有普通混凝土所沒有的高抗?jié)B性、抗凍性以及抗侵蝕性，這主要得利于它的材料和材料的配制上。同時(shí)高性能混凝土在配置上，將水灰比例控制在0.38以下，這樣可以使水泥漿具有足夠的密度和沾粘力，可以提高抗?jié)B性，同時(shí)，添加高性能的減水劑，減少水的比例，以免受溫度影響太大，提高了水泥的抗凍性。另外還添加了礦物質(zhì)，比如硅灰、粉煤灰等，提高抗侵蝕性。這種優(yōu)化的配制在整體上提高了高性能混凝土的耐久性，從而使它成為21世

14、紀(jì)優(yōu)秀的建筑的材料。2.3工作性好工作性的優(yōu)劣與工程質(zhì)量、施工進(jìn)度和工程造價(jià)密切相關(guān)。工作性差的普通混凝土容易造成施工困難，出現(xiàn)空洞、蜂窩、麻面等缺陷，而工作性好的混凝土工作性非常好，鋪裝面細(xì)膩光滑。高性能混凝土具有優(yōu)良的工作性，工作性包括流動(dòng)性、粘聚性、密實(shí)性和可塑性等幾個(gè)方面，高性能混凝土的它的拌和物具有較高的流動(dòng)性，易于運(yùn)輸、澆灌、密實(shí)，同時(shí)，拌和物體積穩(wěn)定，不滲水。所以，在成型過程中不分層、不離析，能充滿模型。高性能混凝土的原材料顆粒級配良好，配合比例合理，水量適中，鋪裝路橋面顯得很美觀。2.4壽命期長路橋的混凝土由于直接接觸陽光的直射，很容易產(chǎn)生溫差過大的現(xiàn)象，同時(shí)，由于風(fēng)速較大，也

15、很容易造成混凝土表面失水過快。如果采用普通混凝土，路橋面收縮變形較大容易導(dǎo)致混凝土開裂，壽命期很短。但高性能性能混凝土就不同了，它的使用壽命長，在施工期間，高性能混凝土澆灌完之后，會(huì)在路面上加以保溫保濕，采取低溫蒸養(yǎng)的方式，保證路面壽命期增長。而對于一些特護(hù)工程的特殊部位，控制結(jié)構(gòu)更多考慮的不是混凝土的強(qiáng)度，而是耐久性。高性能混凝土是一種新型的高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量控制下制成的，除采用優(yōu)質(zhì)水泥、水和集料以外，必須采用低水膠比和摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料與高效外加劑，高性能混凝土應(yīng)同時(shí)保證下列性能：耐久性、工作性、各種力

16、學(xué)性能、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性。這些性能到底以哪一個(gè)為主，或者說必須先滿足哪一個(gè)性能要求才稱得上是高性能混凝土，目前的趨勢是偏向于高耐久性，但不同國家、不同學(xué)者、不同技術(shù)人員的看法并不一致。根據(jù)不同的使用條件或功能要求，高性能混凝土應(yīng)該有一個(gè)或幾個(gè)最主要的性能指標(biāo)，對于這一點(diǎn)，應(yīng)該是不會(huì)有疑義的。因?yàn)榧幢闶歉咝阅芑炷烈膊豢赡芡瑫r(shí)達(dá)到所有的高性能要求。至于以哪一個(gè)性能要求為主，應(yīng)該根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)際來確定。作者認(rèn)為在保證滿足規(guī)定的性能要求前提下，最安全、最經(jīng)濟(jì)、對環(huán)境損害最小的混凝土，就是所需的高性能混凝土。從而可知，高性能混凝土除了應(yīng)具有優(yōu)異的力學(xué)性能，耐久性能和高體積穩(wěn)定性能以外，還

17、應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.盡可能多地使用綠色水泥,如生態(tài)水泥、無熟料水泥、摻大量混合材料的水泥等,最大限度地減少水泥熟料用量,以降低對礦物資源、能源的消耗,減少有害氣體的排放,節(jié)約資源能源,保護(hù)環(huán)境。2更多地?fù)郊右怨I(yè)廢渣為主的活性細(xì)摻料,如磨細(xì)礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰、稻殼灰、沸石粉等以及其它廢渣,以節(jié)約水泥熟料。3.對大量建筑垃圾進(jìn)行資源化處理,使之成為可利用的再生混凝土骨料,用于配制再生混凝土,以減少對天然砂石的開采。4.最大限度地發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢,提高其耐久性,延長建筑物的使用壽命,以減少水泥和混凝土的用量。3高性能混凝土在路橋中的應(yīng)用高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足

18、夠的力學(xué)強(qiáng)度，為此它能相對長時(shí)間承受如沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境。高性能混凝土在路橋應(yīng)用中，其耐久性優(yōu)點(diǎn)極為突出：一方面它可以提高路基施工質(zhì)量，確保路基不下沉；另一方面解決了路橋混凝土強(qiáng)度等級低，以及水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo)，同時(shí)要具有高強(qiáng)、早強(qiáng)、高施工性等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是：通過對原材料進(jìn)行選擇，優(yōu)化混凝土配比，摻入復(fù)合高效外加劑，同時(shí)摻入一些經(jīng)過處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等；從混凝土拌和物的流動(dòng)性、施工工藝方面考慮，要獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的路橋高性能混凝土，應(yīng)根據(jù)路橋混凝土的特點(diǎn)，結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)，綜

19、合考慮其各方面的性能要求來進(jìn)行研究開發(fā)。3.1高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)物和長大跨橋梁的建造，包括長大跨橋梁所用的拌合物。它們主要用于主粱、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應(yīng)用性，具有易于澆注、搗實(shí)而不離析、高超的、能長期保持的力學(xué)性能，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下壽命長、高強(qiáng)度、高流動(dòng)性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用，延長橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。高性能混凝土有廣泛的應(yīng)用性，具有易于澆注

20、、搗實(shí)而不離析、高超的、能長期保持的力學(xué)性能，早期強(qiáng)度高，韌性高和體積穩(wěn)定性好，在惡劣的使用條件下壽命長、高強(qiáng)度、高流動(dòng)性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用，延長橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土，而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土，設(shè)計(jì)壽命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇，成為特殊的摻和材料，使海工混凝土既有高強(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕等特性，又易于施工，直接節(jié)約材料成本2000萬元。不僅效果穩(wěn)定，還能提前感知混凝土的過度疲勞。高性

21、能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是：1）跨徑更長；2）主梁間距更大；3）構(gòu)件更??；4）耐久性增強(qiáng)；5）力學(xué)性能加強(qiáng)。3.2高性能混凝土在公路中的應(yīng)用高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強(qiáng)度，為此它能相對長時(shí)間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境。高性能混凝土在公路應(yīng)用中，其耐久性優(yōu)點(diǎn)極為突出，一方面它可以提高路基施工質(zhì)量，確保路基不下沉;另一方面需解決公路混凝土強(qiáng)度等級低，水泥用量少，從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo)，同時(shí)要具有高強(qiáng)、高早強(qiáng)、高施工性滴流動(dòng)、高粘聚性、高可澆注性等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是:通過對原

22、材料進(jìn)行選擇，優(yōu)化混凝土配比，摻人復(fù)合高效外加劑。同時(shí)摻入一些經(jīng)過處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等，并從混凝土拌和物的流動(dòng)性、施工工藝方面考慮，以獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的高強(qiáng)混凝土。同時(shí)其耐久性要大大好于普通混凝土。公路高性能混凝土應(yīng)根據(jù)公路混凝土的特點(diǎn)結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮其各方面的性能要求來進(jìn)行開發(fā)研究。高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強(qiáng)度，為此它能相對長時(shí)間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境，高性能混凝土在公路應(yīng)用中，其耐久性優(yōu)點(diǎn)極為突出，一方面，它可以提高路基施工質(zhì)量，確保路基不下沉；另一方面，需解決公路混凝土強(qiáng)度等級低，水

23、泥用量少，從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。公路高性能混凝土應(yīng)根據(jù)公路混凝土的特點(diǎn)，結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮其各方面的性能要求來進(jìn)行開發(fā)研究。但如果能從改變公路混凝土的施工工藝出發(fā)，不采用滑模攤鋪施工，而采用高流態(tài)（接近自流平），坍落度達(dá)240270mm的混凝土來施工，則該方法進(jìn)一步豐富了公路高性能混凝土的內(nèi)涵，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是不可估量的?，F(xiàn)公路橋梁高性能混凝土的技術(shù)途徑:應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑。經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。簡單地說，就是高強(qiáng)水泥+復(fù)合高效外加劑+優(yōu)質(zhì)礦物摻合料+優(yōu)質(zhì)骨料。4

24、高性能混凝土應(yīng)用的施工工藝及其抗凍性研究采用拌合性能好的攪拌設(shè)備。臥軸式攪拌機(jī)或逆流式攪拌機(jī)能在較短時(shí)問內(nèi)將其攪拌均勻，采用其他設(shè)備時(shí)須經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證拌合物的均勻性。制備高性能混凝土?xí)r，各種原材料的計(jì)量應(yīng)盡量準(zhǔn)確。使出機(jī)口拌合物的工作度穩(wěn)定，波動(dòng)小，除對堆料和稱量裝置有較高要求外，一個(gè)重要的控制因素是砂石含水量，即使攪拌設(shè)備上裝有先進(jìn)的含水量測定及控制設(shè)備，操作人員仍應(yīng)密切注意正在攪拌的混凝土，在其稠度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，及時(shí)加以調(diào)整。澆筑時(shí)不僅操作困難，而且也無法進(jìn)行外加劑的后添加。由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，須在澆筑后立即進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，以防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生，由于其膠凝材料

25、用量較大，為防止內(nèi)外溫度過大出現(xiàn)溫度裂縫，必須采取保溫措施。綜上所述，公路橋梁高性能混凝土的技術(shù)途徑:應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑。經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。抗凍性是道路水泥混凝土的主要特性,它在很大程度上決定著水泥混凝土路面的耐久性?？箖鲂员硎净炷恋挚箖鋈谘h(huán)作用的能力,是評價(jià)嚴(yán)寒地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)之一。凍融破壞在北方地區(qū)非常普遍,造成的損害也很嚴(yán)重。防止凍融破壞的方法很多,比如摻入引氣劑、控制水灰比等。摻入引氣劑不僅能提高混凝土的抗凍性,也能改善新拌混凝土的和易性,減少離析和泌水,所以加入引氣劑是最有效最常用

26、的方法。4.1混凝土的凍害機(jī)理1.凍融破壞機(jī)理。毛細(xì)孔中的自由水是導(dǎo)致混凝土遭受凍融損害的主要內(nèi)在因素。當(dāng)混凝土處于飽和狀態(tài)時(shí),毛細(xì)孔中的水結(jié)冰膨脹9%,其產(chǎn)生的膨脹壓力超過混凝土的強(qiáng)度,使混凝土結(jié)構(gòu)破壞。一般情況下,混凝土是不可能處于飽和狀態(tài)的。在低溫情況下,毛細(xì)孔中的自由水結(jié)冰膨脹,產(chǎn)生膨脹壓力;同時(shí)水中所含的堿及其他物質(zhì)等溶質(zhì)的濃度會(huì)增大,由于凝膠孔中的水還未凍結(jié),溶液濃度不變所以產(chǎn)生濃度差,促使凝膠孔中的水向毛細(xì)孔擴(kuò)散,其結(jié)果產(chǎn)生滲透壓。在滲透壓和膨脹壓的共同作用下,使混凝土結(jié)構(gòu)破壞。2.鹽凍破壞機(jī)理。鹽凍破壞與凍融破壞的基本原理一樣,只是它帶來的破壞是凍融破壞的2-3倍,除了自由水在

27、毛細(xì)孔中結(jié)晶產(chǎn)生巨大的滲透壓外,鹽溶液在孔隙中的結(jié)晶增加了滲透壓力,撒鹽后增加凍融循環(huán)次數(shù)和鹽類的化學(xué)侵蝕。4.2影響混凝土抗凍性的因素1.水泥石的孔結(jié)構(gòu)和水灰比。由混凝土凍融破壞的機(jī)理可知,當(dāng)混凝土中大于1000×10-10m的毛細(xì)孔數(shù)量越多,在飽水率一定的情況下,混凝土產(chǎn)生凍融破壞越嚴(yán)重。在水泥水化的任何階段水灰比都決定了硬化水泥漿的孔隙率。水灰比越大,硬化混凝土中孔隙的數(shù)量越多,平均孔徑越大。當(dāng)水灰比較大時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低,從而在更小的膨脹壓力和滲透壓力的作用下,混凝土結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生破壞。因此,為了提高混凝土的強(qiáng)度,必須嚴(yán)格控制水灰比。實(shí)踐證明,當(dāng)水灰比小于0.4時(shí),硬化漿體的

28、抗凍性好,當(dāng)水灰比大于0.55時(shí),抗凍性將顯著降低。因此,施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對有抗凍要求地區(qū)的混凝土最大水灰比都做了規(guī)定。2.引氣劑?；炷涟韬蜁r(shí)引入空氣泡能以穩(wěn)定的形式存在,又能使這些氣泡的直徑比較小而且均勻分布。這些氣泡的直徑約為0.025mm-0.25mm。由于氣泡彼此隔離,切斷毛細(xì)孔通道,使水分不易滲入,所以可減緩結(jié)冰膨脹作用,提高混凝土的抗凍性。為使混凝土具有較好的抗凍性,其最佳含氣量約為5%-6%。3.混凝土的飽水狀態(tài)?；炷恋膬龊εc其飽水程度有關(guān)。一般認(rèn)為含水量小于孔隙總體積的91.7%就不會(huì)產(chǎn)生凍結(jié)膨脹壓力。該數(shù)值被稱為極限飽水度。在混凝土完全保水狀態(tài)下,其凍結(jié)膨脹壓力最大?；炷?/p>

29、的飽水狀態(tài)主要與混凝土結(jié)構(gòu)的部位及其所處的自然環(huán)境有關(guān)。在大氣中使用的混凝土結(jié)構(gòu),其含水量均達(dá)不到該值的極限,而處于潮濕環(huán)境的混凝土,其含水量要明顯增大。最不利的部位是水位變化區(qū),此處的混凝土經(jīng)常處于干濕交替變化的條件下,受凍時(shí)極易破壞。4.混凝土的受凍齡期?；炷恋目箖鲂噪S齡期的增長而提高。因?yàn)辇g期越長水泥水化越充分,混凝土強(qiáng)度越高,抵抗膨脹的能力越大,這一點(diǎn)對早期受凍的混凝土更為重要。5.水泥品種及集料質(zhì)量?；炷恋目箖鲂噪S水泥活性增高而提高。普通硅酸鹽水泥混凝土的抗凍性優(yōu)于混合水泥混凝土的抗凍性,這是由于混合水泥需大量水所致?；炷良蠈ζ淇箖鲂杂绊懼饕w現(xiàn)在集料吸水量的影響及集料本身抗

30、凍性的影響。一般的碎石及卵石都能滿足混凝土抗凍性的要求,自由風(fēng)化巖等堅(jiān)固性差的集料才會(huì)影響混凝土的抗凍性。對在嚴(yán)寒地區(qū)室外使用或經(jīng)常處于潮濕或干濕交替作用狀態(tài)下混凝土,則應(yīng)注意優(yōu)選集料。4.3提高混凝土抗凍性的方法1.摻入引氣劑或減水劑及引氣型減水劑。引氣劑、減水劑及引氣型減水劑等外加劑均能提高混凝土的抗凍性。引氣劑能增加混凝土的含氣量且使氣泡均勻分布,而減水劑則能降低混凝土的水灰比,從而減少孔隙率,最終能提高混凝土的抗凍性。摻入引氣劑是提高混凝土抗凍性的主要措施,混凝土路面施工時(shí)必須摻入引氣劑,具體引入的含氣量應(yīng)由設(shè)計(jì)時(shí)的抗凍性要求決定。在不撒鹽的道路上,混凝土應(yīng)按300次抗凍融循環(huán)能力設(shè)計(jì)

31、,耐久性因數(shù)DF0.6,而在撒鹽的道路上,DF0.8,這是抗鹽凍路面混凝土的必要條件,必須滿足。2.嚴(yán)格控制水灰比,提高混凝土的密實(shí)性。水灰比是影響混凝土密實(shí)性的主要因素,降低水灰比可以提高混凝土的抗凍性。早在1983年,美國ACI規(guī)范規(guī)定,在凍融和鹽凍環(huán)境下,混凝土的最大水灰比在0.4-0.5之間。當(dāng)前最為有效的方法是摻減水劑特別是高效減水劑。許多研究成果及生產(chǎn)實(shí)踐表明摻入水泥重量0.5%-1.5%的高效減水劑可以減少用水量15%-25%,使混凝土強(qiáng)度提高20%-50%,抗凍性也能相應(yīng)提高。3.選用合適材料。路面施工時(shí),應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。在水泥廠粉磨用的混合材料不能選用作為惰

32、性材料的石灰石粉,因石灰粉會(huì)大大降低混凝土的抗凍性和抗鹽凍剝蝕性。在混凝土中引入空氣泡會(huì)使混凝土抗壓強(qiáng)度下降,但引入合適級配及合適尺寸的微小氣泡,可使混凝土的抗折強(qiáng)度提高,這對于道路混凝土是十分有利的,此時(shí)根據(jù)這一特性去設(shè)計(jì)路用引氣混凝土,以使強(qiáng)度降低達(dá)到最小值。混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采取防止CL-滲透或減慢CL-滲透的措施,這可以采用高效減水劑降低水灰比,增加混凝土的密實(shí)度,同時(shí)在混凝土中摻入硅灰、磨細(xì)粉煤灰或磨細(xì)礦渣等活性摻合料,混凝土的等級宜高于C40,且抗凍融循環(huán)能力按300次以上考慮。北方地區(qū)的路橋工程,一定要把混凝土的抗鹽凍性能作為控制指標(biāo)。摻入引氣劑除了能有效提高混凝土的抗凍性

33、,還能提高新拌混凝土的流動(dòng)性、和易性、可泵性,減少拌合料的離析和泌水。在道路混凝土中摻入引氣劑不僅能提高路面抗凍融和鹽凍破壞的能力,還能提高折壓比和路面的韌性,從而延長路面的使用壽命。另外,混凝土只有在飽水時(shí)才會(huì)因受凍而破壞,因此只要把混凝土內(nèi)的飽水度控制在很低的水平上,混凝土的鹽凍剝蝕破壞就可大為降低。因而,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,如何快速地把路面的融化水迅速排出,如合理地開排水溝或埋排水管等,對延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命極為有利。5水泥混凝土路（橋）面抗滑性能分析路面的抗滑性能取決于路面的細(xì)紋理和粗紋理。細(xì)紋理是指水泥漿形成的單個(gè)礦物顆粒尺寸和將其膠結(jié)在一起的基體所決定的表面粗糙度,而粗紋理是指集料顆

34、粒的棱角和路面表面的空隙及拉槽或壓槽機(jī)具形成的凸凹槽。提高水泥混凝土路面抗滑性能的措施：1）明確抗滑構(gòu)造指標(biāo)，目前,橋面鋪裝層在設(shè)計(jì)、施工規(guī)范和評定標(biāo)準(zhǔn)上均未明確提出抗滑構(gòu)造深度指標(biāo)。我區(qū)橋梁眾多,過去建成的一些橋梁由于橋面鋪裝層存在抗滑構(gòu)造紋理達(dá)不到要求等缺陷,以至于不得不采用重新刻槽方法處理。所以在設(shè)計(jì)和評定標(biāo)準(zhǔn)上,增加橋面鋪裝層抗滑構(gòu)造深度指標(biāo)要求是很有必要的。2）改進(jìn)小型施工機(jī)具，在施工上,尤其是采用常規(guī)小型機(jī)具施工的混凝土路面、橋面,應(yīng)嚴(yán)格控制水泥、砂、碎石等原材料的質(zhì)量,做到精細(xì)施工,禁止混凝土面層磨漿后用鐵抹子進(jìn)行人工“光面整飾”;同時(shí)改造普通的混凝土振動(dòng)梁和壓槽機(jī)具。6水泥混凝

35、土路（橋）面耐久性分析水泥混凝土路面在交通運(yùn)輸方面占有相當(dāng)重要的地位，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，公路有一半以上是水泥混凝土路面。目前，在我國日益完善的公路網(wǎng)中，水泥混凝土路面也具有重要的地位。由于汽車工業(yè)和運(yùn)輸事業(yè)的高速發(fā)展，水泥混凝土路面的荷載不斷加大，這就要求水泥混凝土路面耐久性須更大。水泥混凝土路面的使用壽命，也就是維持行車性能良好的持續(xù)時(shí)間，取決于很多因素:一個(gè)是是否具有很高的疲勞強(qiáng)度，由于水泥混凝土路面日夜受到汽車荷載的反復(fù)作用，特別是重型卡車的破壞作用，沒有很高的疲勞強(qiáng)度，就很容易受損;另一方面，由于路面的暴露面積大，受外界影響更厲害，包括日夜溫差導(dǎo)致路面板反復(fù)彎曲，溫度與干濕循環(huán)使路

36、面板反復(fù)脹縮;還有其它因素也會(huì)造成水泥混凝土路面的損壞，如接縫處理是路面的薄弱部位，由于接縫處理不好，砂、土、水分進(jìn)人，使路基不夠堅(jiān)實(shí)，也會(huì)導(dǎo)致路面板開裂、移位、剝落，加速路面板的破壞。經(jīng)研究表明：水泥混凝土路面的耐磨耗性能是直接與混凝土的強(qiáng)度相關(guān)的，即水泥混凝土的強(qiáng)度越高，路面就越耐磨耗。然而集料本身的耐磨性能，尤其是粗集料，雖然和路面耐磨耗性能有關(guān)，但除特殊情況外(如特別脆弱的健石、容易磨光的石灰石細(xì)粒)，關(guān)系并不大;而另一方面，集料的粒形分布與級配，對路面板的耐磨耗性能，乃至整個(gè)路面的使用壽命卻有很大的關(guān)系。通過分析認(rèn)為:集料的顆粒分布不當(dāng)是路面損壞的主要原因之一。經(jīng)過對集料的顆粒分布進(jìn)

37、行廣泛的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)采用三級配集料攪拌的混凝土，這樣集料顆粒分布就好多了，因?yàn)榈谌壷饕芍虚g顆粒組成，在大小顆粒間形成橋梁，填充空隙并增大混凝土的密實(shí)度。對于公路施工，因?yàn)樗俣瓤?、面積大，不可能象地坪那樣精心整面;再者，在高等級路面上，為了抗滑起見，要在表面加工宏觀與微觀抗滑構(gòu)造，如拉毛、壓槽等，因而精心整面對路面耐磨耗性能的影響更不顯著。因?yàn)槁钒搴鼙?一般僅為2025cm)，暴露面積大，所以路面表層的耐磨耗性能和施工后的養(yǎng)護(hù)是密切相關(guān)的，不僅與養(yǎng)護(hù)方式、養(yǎng)護(hù)材料密切相關(guān)，還與養(yǎng)護(hù)開始的時(shí)間關(guān)系很大，例如混凝土表面泌水多時(shí)，養(yǎng)護(hù)就要延遲開始，否則，泌到表面的水由于覆蓋養(yǎng)護(hù)而蒸發(fā)不掉，表面層

38、就會(huì)疏松;反之，特別在干熱的天氣里，如果混凝土攤鋪后沒有及時(shí)開始養(yǎng)護(hù)，很快產(chǎn)生微小的塑性收縮裂縫，使路面容易被環(huán)境中的侵蝕介質(zhì)滲人，對路面的耐磨耗性能和長期耐久性是很不利的。綜上所述外，在路面施工時(shí)往表面灑水以便容易抹面，施工后不注意及時(shí)開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，甚至不養(yǎng)護(hù)等一些錯(cuò)誤做法，是導(dǎo)致混凝土路面耐磨耗性能很差、甚至剛鋪不久的路面就砂漿剝落、產(chǎn)生麻面、露石等現(xiàn)象的主要原因。大多數(shù)道路工程師在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮荷載，而沒有考慮磨耗，但磨耗是耐久性的第一個(gè)敵人。耐久性與混凝土中的通道有密切關(guān)系，因?yàn)樗趾土蛩猁}可以通過它侵人，如果我們能優(yōu)化拌和物，包括采用優(yōu)質(zhì)的集料顆粒，減少砂漿量，就可以相應(yīng)減少一些問題。許多人習(xí)慣多用水泥，而不考慮砂漿過量帶來的害處，他們認(rèn)為在強(qiáng)度上要保險(xiǎn)再保險(xiǎn)，但事實(shí)上結(jié)構(gòu)物并未得到加強(qiáng)，而這正是路面容易毀壞的原因。提離水泥混凝土路面耐1.材料配合及施工上的要為了提高耐久性，應(yīng)慎選原材料，精心設(shè)計(jì)、精心施工，才能制出強(qiáng)度高，密實(shí)性好的路面。對所選用的材料，除了滿足規(guī)范的要求外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)