高性能混凝土在路桥工程中的应用

管文俊

摘 要：高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，别适用于高层建筑、公路桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。在此主要谈一下高性能混凝土发展中存的问题及其在路桥工程中的应用。

关键词： 公路 桥梁 高性能混凝土 耐久性 高强度

高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性，引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。

一、高性能混凝土发展中所面临的问题

高性能混凝土为一种能满足特殊性能和特殊用途的混凝土，仅采用常规材料、普通拌和、浇筑和养护等措施达不到高性能混凝土的要求，而是必须通过提高浇筑、捣实的方法来提高混凝土的长期力学性能、初期强度、刚度和体积稳定性以及延长其在恶劣环境下的使用寿命。高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实质高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能长久作用，如许多混凝土车路在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落；许多桥面遭受严重破坏；许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。

（一）高性能混凝土是否一定要高性

高性能混凝土又被人们称为3高混凝土，其中一高就是高工作性。但是不是只有高工作性才是高性能混凝土呢?诚然混凝土拌合物的流动性从10年前普遍的70～90 mm发展到现在大量预拌混凝土的180—200 mm，甚至已经有自密实的混凝土的浇筑，这也是混凝土技术的一种进步：减轻了振捣的劳动量，推动了预拌混凝土的发展，并大大减少了“蜂窝”、“狗洞”等质量事故，提高了混凝土的匀质性。但高的工作性一般是在提高混凝土浆体含量的情况下产生的，浆体含量的提高也就意味着混凝土开裂的可能性增加，同时，高的流动性也将使混凝土浇筑时容易振捣离析。

（二）高性能混凝土的开裂问题

高性能混凝土的出现，给土木工程界最直接的冲击是对混凝土耐久性的重视有所加强了，粉煤灰、矿渣等掺合料的使用增多了，预拌混凝土更普遍了。目前上海、北京、沈阳已能供应C80以上商品预拌混凝土，实际上我国部分地区的混凝土企业目前已经具备了供应超高强商品混凝土的能力。但是，近年来在国内外却发生较多“高性能混凝土”结构开裂，特别是早期开裂的问题。由于高性能混凝土一般具有高胶凝材料用量、低水胶比与掺人大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构，同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而削弱其耐久性。高性能混凝土在国内外的应用实践表明，早期开裂问题已成为制约其在工程中应用的重要因素。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解决的问题。

三、高性能混凝土在桥梁中的应用

高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性，具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用，延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土，而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土，设计寿命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇，成为特殊的掺和材料，使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性，又易于施工，直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定，还能能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是：（1）跨径更长；（2）主梁间距更大；（3）构件更薄；（4）耐久性增强；（5）力学性能加强。

四、高性能混凝土在公路中的应用

高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在公路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面需解决公路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。

五、高强混凝土应用的施工工艺

（一）由于高性能混凝土用水量少，水胶比低，拌合时较稠，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。

（二）制备高性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。

（三）高性能混凝土运输与浇筑宜采用罐车和泵送，用手推车运输及浇筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。

（四）由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。

公路和桥梁应用高性能混凝土的耐久性问题，应引起有关部门的高度重视，从战略的高度来认识这个问题。开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义。 ◆

参考文献：

［1］冯乃谦，普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土[J]建筑技术，2004