高性能混凝土在橋梁工程中的應用

高性能混凝土在橋梁工程中的應用摘要：近些年來，在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景之下，我國的商品混凝土行業(yè)得到了快速的發(fā)展。但在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及環(huán)保力度不斷加大的背景之下，也有越來越多的新型混凝土開始出現(xiàn)，并在建筑工程中得到了較為廣泛的應用。由于這些新型的混凝土有著較高的性能，且有著良好的環(huán)保性，因此在得到廣大建筑企業(yè)青睞的同時，也進一步的促進了混凝土行業(yè)的發(fā)展進步。此外，隨著我國橋梁工程數(shù)量的不斷增加，對于混凝土的質(zhì)量也提出了更高的要求。本文則主要探究高性能混凝土在橋梁工程中的具體應用。關鍵詞：高性能混凝土；橋梁工程；應用高性能混凝土（Highperformanceconcrete，簡稱HPC）是一種新型高技術混凝土。在《高性能混凝土應用技術規(guī)程》（CECS207-2006）對高性能混凝土定義為：采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，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(wěn)定性的混凝土。高性能混凝土可以作如下理解：高性能混凝土與傳統(tǒng)混凝土的本質(zhì)沒有根本差別。但高性能混凝土是在對傳統(tǒng)混凝土的充分認識的前提下，綜合應用傳統(tǒng)混凝土的技術，通過精心選擇原材料、精心組織施工、對混凝土進行精心養(yǎng)護，從而使混凝土達到特定結構和特定環(huán)境下的高效能。傳統(tǒng)混凝土中的技術，如粉煤灰混凝土技術、磨細礦渣混凝土技術、外加劑技術，高頻振動密實技術，保濕養(yǎng)護技術等，在高性能混凝土中也要用到，甚至是綜合性地應用這些技術。因此，不能認為高性能混凝土技術要放棄傳統(tǒng)混凝土的全部。由于高性能混凝土有著超高的耐久性及力學性的優(yōu)勢，因此將其應用在橋梁工程的施工過程中，就能夠提升橋梁工程的施工質(zhì)量。但和歐美等比較發(fā)達的國家比較，受到原料質(zhì)量及配合比差異的影響，就導致當前我國的高性能混凝土與發(fā)達國家還存在一些工藝的差距。若想要實現(xiàn)我國橋梁工程的更好發(fā)展，就要能夠對高性能的混凝土進行更好的完善，通過提升混凝土施工技術的性能，滿足橋梁工程質(zhì)量提升的實際需求。高性能混凝土發(fā)展的歷程高性能混凝土是由高強混凝土發(fā)展而來的，但高性能混凝土對混凝土技術性能的要求比高強混凝土更多、更廣乏，高性能混凝土的發(fā)展一般可分為三個階段：（1） 振動加壓成型的高強混凝土--工藝創(chuàng)新在高效減水劑問世以前，為獲得高強混凝土，一般采用降低W/C（水灰比），強力振動加壓成型。即將機械壓力加到混凝土上，擠出混凝土中的空氣和剩余水分，減少孔隙率。但該工藝不適合現(xiàn)場施工，難以推廣，只在混凝土預制板、預制樁的生產(chǎn)，廣泛采用，并與蒸壓養(yǎng)護共同使用。（2） 摻高效減水劑配置高效混凝土--第五組分創(chuàng)新20世紀50年代末期出現(xiàn)高效減水劑是高強混凝土進入一個新的發(fā)展階段。代表性的有萘系、三聚氤胺系和改性木鈣系高效減水劑，這三個系類均是普遍使用的高效減水劑。采用普通工藝，摻加高效減水劑，降低水灰比，可獲得高流動性、抗壓強度為60~100MPa的高強混凝土，是高強混凝土獲得廣泛的發(fā)展和應用。但是，僅用高效減水劑配制的混凝土，具有坍落度損失較大的問題。（3） 采用礦物摻合料配制高性能混凝土--第六組分創(chuàng)新20世紀80年代礦物摻合料異軍突起，發(fā)展成為高性能混凝土的第六組分，它與第五組分相得益彰，成為高性能混凝土不可缺少的部分。就現(xiàn)在而言，配制高性能混凝土的技術路線主要是在混凝土中同時摻入高性能減水劑和礦物摻合料。配制高性能混凝土的礦物摻合料，是具有高比表面積的微粉輔助膠凝材料。例如：硅灰、細磨礦渣微粉、超細粉煤灰等，它是利用微粉填隙作用形成緊密體系，并且改善界面結構，提高界面粘結強度。我國的發(fā)展情況我國早期在建筑領域對高性能混凝土進行了密切的關注，同時在一些比較知名的橋梁建筑建設過程中對于高性能混凝土也進行了一定的應用。比如，在著名的武漢長江大橋的施工建設中，其就應用了C50混凝土，而汕頭的海灣大橋則使用了C60的混凝土。而當前在很多的一線城市進行橋梁建造的過程中，基本上都開始用用C80以上的混凝土了。也就是說，在二十一世紀的今天，我國的高性能混凝土生產(chǎn)水平是比較高的。但因為我國的傳統(tǒng)工業(yè)只重視到了增強混凝土的強度，也導致其不能關注到韌性的變化情況。在時代快速發(fā)展的背景之下，導致當前的橋梁工程是存在較大的局限性的，所以當下新的時期還需要對我國高性能混凝土的生產(chǎn)及具體應用進行深入的研究分析。橋梁工程施工過程中的高性能混凝土3.1高性能混凝土所具有的特征（1） 自密實性高性能混凝土的用水量較低，流動性好，抗離析性高，從而具有較優(yōu)異的填充性。因此，配好恰當?shù)拇罅鲃有愿咝阅芑炷劣休^好的自密實性。（2） 體積穩(wěn)定性高性能混凝土的體積穩(wěn)定性較高，表現(xiàn)為具有高彈性模量、低收縮與徐變、低溫度變形。普通混凝土的彈性模量為20~25GPa，采用適宜的材料與配合比的高性能混凝土，其彈性?？蛇_40~50GPa。采用高強度的粗集料并降低混凝土中水泥漿體的含量，選用合理的配合比配制的高性能混凝土，90天齡期的干縮值低于0.04%。（3） 強度高性能混凝土的抗壓強度已超過200MPa。28d平均強度介于100~120MPa的高性能混凝土，已在工程中應用。高性能混凝土抗拉強度與抗壓強度值比高強混凝土有明顯增加，高性能混凝土的早期強度發(fā)展相對較慢，而后期強度的增長率卻高于普通混凝土。（4） 水化熱由于高性能混凝土的水灰比較低，會較早的終止水化反應，因此，水化熱相應的降低。（5） 收縮和徐變高性能混凝土的總收縮量與其強度成反比，強度越高總收縮量越小。但高性能混凝土的早期收縮率，隨著早期強度的提高而增大。相對濕度和環(huán)境溫度，仍然是影響高性能混凝土收縮性能的兩個主要因素。高性能混凝土的徐變變形顯著低于普通混凝土，高性能混凝土與普通強度混凝土相比較，高性能混凝土的徐變總量（基本徐變與干燥徐變之和）有顯著減少。在徐變總量中，干燥徐變值的減少更為顯著，基本徐變僅略有一些降低。而干燥徐變與基本徐變的比值，則隨著混凝土強度的增加而降低。（6） 耐久性高性能混凝土除通常的抗凍性、抗?jié)B性明顯高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Cl-滲透率明顯低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有較高的密實性和抗?jié)B性，因此，其抗化學腐蝕性能顯著優(yōu)于普通強度混凝土。概括起來說，高性能混凝土就是能更好地滿足結構功能要求和施工工藝要求的混凝土，能最大限度地延長混凝土結構的使用年限，降低工程造價。3.2橋梁建筑工程建設中使用高性能混凝土的意義（1） 高性能混凝土能夠滿足橋梁工程的需求。因為高性能混凝土有著耐久性好、強度高及結構穩(wěn)定的優(yōu)勢，其作為進行橋梁施工的主要條件，對于橋梁工程使用性能的提升具有極大的作用。此外，在橋梁施工的過程中應用高性能混凝土，在使得資源優(yōu)勢得到最大程度發(fā)揮的同時，也可以實現(xiàn)施工周期的縮短，使得工程效率得到提升。并且，在很多的橋梁工程實踐中都證明，在總荷載中，占據(jù)較大比例是橋梁自身重量。而在應用高性能混凝土進行建設以后，可以有效縮減橋梁自重，使得結構耐久性得到提升。（2） 高性能混凝土可以使得橋梁跨度得到提升。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，對于橋梁的跨度也有著更高的要求。但在橋梁工程項目建設的過程中，應用的混凝土也發(fā)生了較大的變化，其強度等級是在不斷提升的，也使得其對于混凝土的性能提出了更高的要求。而在實踐中也證明，通過對于高性能混凝土的應用，使得橋梁的預應力得到了充分的提升。（3） 高性能混凝土實現(xiàn)了橋梁使用年限的延伸。在橋梁建設的過程中應用高性能的混凝土，在使得資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的同時，也可以實現(xiàn)對于橋梁使用年限的延長。這也是由于高性能混凝土通過與其他建筑材料的有機結合，提升了其應用性能，從而實現(xiàn)了對于橋梁使用年限的延長。高性能混凝土在橋梁工程施工中的應用要點4.1對高性能混凝土的質(zhì)量進行評估想要使得高性能混凝土在橋梁工程中發(fā)揮更好的作用，就要對其質(zhì)量進行有效的評估。在對橋梁工程進行設計的過程中，要對相關的資料進行整理，特別是有關于高性能混凝土相關指標等方面的內(nèi)容，從而對高性能混凝土結構的后期應用效果進行合理的預測，實現(xiàn)對于橋梁工程設計的優(yōu)化。在實際進行施工時，還需要對一些質(zhì)量控制措施進行有效的應用，根據(jù)相關的標準進行驗收，實現(xiàn)對于施工及竣工質(zhì)量的有效控制。這樣不僅可以根據(jù)其信息資料的分析，實現(xiàn)對于高性能混凝土的力學評價及性能試驗，也可以使得高性能混凝土結構質(zhì)量得到充分的提升。4.2對鋼筋保護層的質(zhì)量進行控制在對橋梁工程進行施工的過程中，一般都會應用變形小、接觸面多的多邊型小構件，將其作為高性能混凝土鋼筋保護層的墊塊，而想要保證其具有良好的質(zhì)量，就還要對其保護層的厚度進行控制。但需要注意的是，在對細石混凝土墊塊進行制作時，要保證其墊塊的性能，通過提升其抗?jié)B性能及強度的措施，實現(xiàn)對于其質(zhì)量的有效把控，從而使得墊塊的實際質(zhì)量能夠滿足高性能混凝土結構的技術標準要求。4.3提升高性能混凝土的養(yǎng)護效率想要使得橋梁工程的高性能混凝土結構作用得到更好的發(fā)揮，就要需要提升其養(yǎng)護的效率，從而使得橋梁工程有著較好的質(zhì)量。在混凝土澆筑結束以后，還要及時的使用塑料薄膜將混凝土的表面進行覆蓋，保證保溫及保濕工作的有效性。而在對大型構件進行預制時，則需要根據(jù)工期及施工的實際要求，使用低溫蒸汽養(yǎng)護的方法，使其養(yǎng)護工作具有較高的質(zhì)量。在高性能混凝土初凝結束后，還要進行澆水養(yǎng)護工作。而模板拆除以前，也要保證養(yǎng)護工作的有效性，把模板加固件松動，擰松螺絲，從構件的側面灌入水，實現(xiàn)構件的養(yǎng)護。高性能混凝土在橋梁工程施工中的應用5.1橋梁施工中高性能混凝土的配比要求（1） 保證水泥及骨料間配比的合理性。想要保證混凝土具有較高的性能，那么就要對細度合格及組成合理的高標水泥進行應用，此外還要使用水化熱較低且需水量較小的標準稠度水泥。這樣，才能夠使得所使用的超塑化劑可以在水量低的情況下保持其流動性。高性能混凝土對于骨料也有著強度較高的要求，一般情況下主要會對硬質(zhì)的砂巖及花崗巖，或者石灰?guī)r進行應用。（2） 水灰比及高效減水劑的應用。想要對高性能的混凝土進行更好的配制，就需要使其水灰比得到降低，這樣才能夠保證混凝土密實性的提升，從而使其耐久性及強度得到提升。高效減水劑也就是表面活化劑，其可以極大程度的提升水泥漿的流動性，使得混凝土具備有高坍落度，使其早期強度得到提升。高效減水劑則可以使得混凝土的高耐久性及強度的得到提升，從而使其施工更加便利。（3） 礦物質(zhì)的摻合料。礦物質(zhì)摻和料作為提升高性能混凝土性能的關鍵性材料，其一般可以應用細礦渣粉、粉煤灰及硅粉等等，可結合應用，也可以單獨進行添加，其實質(zhì)就是改善混凝土拌合物的流變性能，從而使得其耐久性及強度充分提升。（4） 根據(jù)橋梁的特征進行合理的配比。想要保證橋梁的建設有著良好的穩(wěn)定性及堅固性，在施工的過程中還需要對以下內(nèi)容進行足夠的重視。首先，要保證其耐久性，才能夠使其在較為惡劣的自然環(huán)境下得到應用，并使得使用年限延長。其次，確保其標準性，要按照橋梁的規(guī)格，進行相關的標準性配比要求。再者，需要對其的原料及配比參數(shù)進行有效的監(jiān)控，從而保證其配比的精確度。5.2高性能混凝土施工工藝在橋梁工程建設中的應用（1） 設備和原材料的應用。由于高性能的混凝土直接降低了其用水量，因此其水膠濃度是比較低的，在進行拌合時會發(fā)生易稠的情況。所以在對攪拌設備進行選擇時，首先就要保證攪拌設備的性能是良好的。而想要使其攪拌時間得到縮短，還需要對臥軸式或逆流式的攪拌設備進行應用。除此以外，還要能夠保證原材料的精準性，并保證拌合物能夠得到穩(wěn)定的運行，并對砂石的含水量進行有效的控制，從而使混凝土的性能得到有效的提升。（2） 高性能混凝土后期的運輸和維護措施。一般情況下，在進行橋梁工程的施工過程中，高性能混凝土的運輸主要是應用泵送及罐車的方法實現(xiàn)的，這不僅降低了其施工難度，也提升混凝土的穩(wěn)定性。因為高性能混凝土的水灰比是比較少的，所以其會出現(xiàn)不泌水或泌水少的問題，所以在完成澆筑后就需要及時的進行濕養(yǎng)護，避免有收縮性裂縫的產(chǎn)生。而在對高性能混凝土進行制作時，還需要對凝膠材料進行大量的應用，所以要進行保溫養(yǎng)護的相關措施，避免由于內(nèi)外溫差太大所都導致的裂縫出現(xiàn)?？偨Y綜上所述，但當前的高性能混凝土實際的應用過程中，還存在一些問題影響了其施工質(zhì)量。但隨著當前我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的科學技術也得到了快速的提升，越來越多的高性能混凝土在橋梁工程中得到了有效的應用，其當前所存在的一些問題也將會得到更好的解決。并且當前的高性能混凝土還只適用于小面積的橋梁施工過程中，還無法在大規(guī)模的工程中進行應用，因此本也提出了一些具有針對性的應用措施。此外，因為高性能的混凝土有著極長耐久性及較高的適應性，其也更加滿足現(xiàn)代橋梁工程的實際需求，因此其必定會得到更加廣泛的推廣和應用。參考文獻金文飛.談高性能混凝土在橋梁工程施工中的應用[J].山西建筑，2017,43（27）：96-97.朱旭東.高性能混凝土在橋梁工程中的應用[J].江西建材，2016（19）：1