浅议高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用

周龙华

（广西河池金城江区公路管理局　广西　河池　547000）

浅议高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用

周龙华

（广西河池金城江区公路管理局广西河池547000）

本文首先对普通混凝土和高性能混凝土的性能特点进行了分析和对比，突出了高性能混凝土的优势。而后阐述了高性能混凝土的施工工艺。随后着重分析了高性能混凝土在公路和桥梁两个方面的应用，并提出了提高混凝土耐久性的技术方法。

高性能混凝土；公路桥梁；施工工艺

1　引言

随着现代科学技术的不断发展，很多高端科技被运用到公路桥梁工程建设中，提高了工程质量。其中混凝土的质量也有大幅度的提高。普通的混凝土由于耐久性不足，弹力差，强度差，易受外界影响发生变形，不稳定等不足，甚至严重影响了工程质量。在激烈的建筑市场的竞争下，高性能混凝土应时而出，以其高强度，高弹性以及超强的耐久性等优势被广泛的应用到一些大型的公路桥梁工程的建设中，并成为混凝土产品中的佼佼者。

2　普通的混凝土在应用中存在的问题

2.1拉伸强度不足

普通的混凝土是由水泥，碎石或者卵石和水等材料以一定的比例经过充分的搅拌而成的。但是水泥，碎石和砂砾材料的脆性较大，抗拉力的性能较差，当混凝土受到张拉力或者弯力时，就会出现由于拉应力过小的开裂现象。例如，在立交桥的工程中，桥板通常是弯曲的状态，就算是在钢筋可以承受的拉力范围内，混凝土也会有裂缝的问题。

2.2耐久性较差

随着建筑技术和生产工艺的急速发展，普通混凝土的耐久性已经不能满足人们在工程建设方面的要求，主要表现在以下三个方面：

2.2.1耐腐蚀欠佳

普通混凝土在酸碱环境等特殊环境下，其保护层会碳化，甚至使原本被混凝土保护的钢铁骨架会被空气和水腐蚀，从而导致周围混凝土碱度降低，进而削弱了普通混凝土的耐久性。

2.2.2抗渗性差

抗渗性是指混凝土材料对水的抗渗透性能。混凝土在这方面性能还是优良的。

2.2.3抗冻性差

抗冻性，是指在冰冻的环境下反复冻融循环中混凝土依然能够保持正常的强度且外观完整。

工程实践表明，普通混凝土在0℃以下的时候，会出现膨胀的极速加大从而导致出现变形缝。由此可见，普通的混凝土的抗冻性能是非常差的。

2.3弹性差

弹性是由组成混凝土的各种材料本身的性质决定的，虽然它的抗压强度较高（通常情况下，混凝土抗压强度在7.5～60MPa）但是它的弹性很差，没有韧性。所以在公路桥梁负荷较大并且受力不均匀时，它不能讲外力分散开，导致公路桥梁的构件超出了受力范围，从而形成裂缝。

2.4容易发生变形

变形主要表现在混凝土收缩过程中，由于热胀冷缩的科学规律，混凝土商务形态随之变化，进而变形。收缩过程中容易出现物体变形的问题，如果变形的时候收到限制，将产生结构内部的拉伸应力。当内部应力超过了混凝土的拉伸强度，救护踹安裂缝等变形。

在公路桥梁工程施工时，普通混凝土容易发生水化反应，硬化后混凝土中的水分子蒸发完全，混凝土成型后的体积比硬化前减小很多，及变形量很大。此时，混凝土表面水分蒸发的速度远远大于内部结构，这样表面收缩时的应力与结构内部收缩时的应力不一致。当表面张力大于混凝土抗拉强度时，就不可避免的产生收缩裂缝。

3　高性能混凝土的优势与特点

3.1极强的耐久性

高性能混凝土突出的优点之一是极强的耐久性。耐久性是通过抗渗性，抗冻性以及抗腐蚀性三个方面来体现的。高性能混凝土不仅能够抵抗不良气候和环境的长期破坏作用，还能在路面的预期使用年限内，正常工作。这都是普通混凝土望尘莫及的。

3.2超高的强度

高性能混凝土的平均抗压强度为200MPa，而普通混凝土的平均抗压强度才是他的一半，从这个数据上可看出高性能混凝土拥有超高的强度。因此高性能混凝土可以延长公路桥梁的使用寿命，可以提高路面桥梁的承载能力。

3.3很好的自密实性

高性能混凝土在施工搅拌后，由于其有很好的流动性与很高的抗离析性，展现了很好的自密实性，从而方便施工使用，和提高了施工效率。

3.4不易变形，稳定性好

高性能混凝土由于弹性模数高，材料粗级高，水泥浆体低等原因，高性能混凝土具有很低的变形表现和干缩值。在热胀冷缩的规律下，高性能混凝土受温度的影响较低，变形较小，不易出现裂缝等变形问题。

4　高性能混凝土的施工工艺

（1）高性能混凝土所需水分少，水胶比低，而且在拌合时比较粘稠，所以需要高品质的搅拌器具。卧轴式搅拌机和逆流式搅拌机均能高效率，高质量的完成搅拌工作，当采用其他搅拌机器时，需要进行科学的实验验证，以保证其均匀合理。

（2）调配高性能混凝土：①各种原材料的含量要尽可能的精准；②出机口的搅拌物能稳定运行，波动要小。要想达到这两个必要条件，必须提高称量设备的质量，还要严格控制砂石的含水量。就算在高端的技术设备条件下，操作人员也要时刻观察混凝土搅拌的粘稠度，在粘稠度发生变化时，要及时作出对应调整。

(1)优化和完善传统学分制管理模式。对于创新创业型人才的培养，应当培养学生的自主能动性和主动的学习能力。在保证学生所学专业满足培养要求的前提下，支持学生跨学科选课：第一，在导师的指导下或根据自身兴趣在全校学科范围内选择感兴趣的通识类课程；第二，为了打造一个坚实基础，可在多专业下选择利于自身的课程进行研修；第三，可在全面了解自身所学专业的基础上，在满足培养要求的前提下对比较有兴趣的专业课程进行选择和学习；第四，学校鼓励教师一人开多门课、一门课多人开，学生可以根据不同教师教学风格，具体的课程安排，灵活地选择适合的课程进行学习。通过对传统学分制的完善和优化，充分对现有的教学资资源进行改革深化。

（3）要科学的运输与浇筑高性能混凝土，运输可以用罐车。其他运输浇筑设备比如手推车，就存在操作不便利，运输困难，不能再额外添加其他外加剂的问题。

（4）高性能混凝土不具有很大的水灰比例，通常泌水少或不泌水，所以在浇筑后要马上进行湿养护从而来防止塑性收缩裂缝的产生。还应注意，高性能混凝土胶凝材料用量过大，必须采取保温措施，来预防温度裂缝的出现。

5　高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用

5.1在桥梁中的运用

高性能混凝土广泛应用在很多离岸建筑物和桥梁工程中，其中包括长大跨桥梁的拌合物。高性能混凝土具有普通混凝土没有的优势特征，比如使用寿命长，高强度，高弹性，变形稳定性很好，易于浇筑，在捣实过程中不容易离析。还有具有超高的流动性，胶结性等优势。在桥梁建设中，能够持久的发挥作用。目前，人们不仅仅关注混凝土的强度，更重要的是混凝土的耐久性和施工后养护的难易等性能。应用这方面较为成功的例子，便是使用寿命为100年的上海东海大桥。在使用的高性能混凝土里加入了矿粉，粉煤灰等重要材料，使混凝土具备了高强度，高弹力，极佳的耐久性而且提高了混凝土的抗腐蚀性能，便于加工，降低了施工难度，并且节省了2000万元的建筑材料成本。

5.2在公路中的应用

高性能混凝土的耐久性的优点极为突出，也因此成为混凝土中的佼佼者。高性能混凝土提高了公路混凝土的等级，协调了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。而且它极大地提高了公路基础的质量，保证路基不发生下沉变形的问题，更好的维持公路原样。高性能混凝土在耐久性，施工性，稳定性和力学强度等方面都有明显的优势。所以在公路建设中特别是冰冻，冲刷和深水侵蚀等恶劣的环境下，高性能混凝土将会表现很强的耐久性。

6　提高混凝土耐久性的技术方法

6.1适当提高混凝土保护层的厚度

这是提高工程钢筋混凝土使用寿命最简单，最直接，最经济有效的方法。但是混凝土保护层的厚度要适中，不能不受限制的随意增加厚度，物极必反，当保护层过于厚时，混凝土材料本身的翠星收缩性户导致混凝土保护层出现裂缝，反而降低了对刚进的保护作用。

6.2给混凝土添加保护涂层

一般的混凝土保护涂层具有杜绝腐蚀性介质与混凝土接触的特性，来达到延长钢筋混凝土的使用寿命的。但是大部分保护涂层在环境的作用下就会老化，逐渐失去其功能，一般可用5～10年，只能作为辅助措施

6.3化学原理，阴极保护

通过引入一个外加阳极或者直流电流来抑制钢筋电化学腐蚀的反应过程，从而延长混凝土的使用寿命。由于阴极保护系统的制造，安装都需要高额的费用且稳定性不高。目前很少还很少使用。

6.4使用阻锈剂

阻锈剂是通过提高氯离子使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢结构表面的氧化物薄膜，来达到延长钢筋混凝土的使用寿命，但是使用的剂量过多，增加了工程的成本，所以作为辅助措施来使用。

6.5钢筋表面采用致密材料涂覆

此方法虽可提高混凝土的耐久性，但是弊大于利。在钢筋上涂层后钢筋混凝土结构的整体力学性能有所降低，加大了施工的难度，工程成本明显增加。

7　结束语

公路桥梁作为重要的基础设施，它关系到交通的顺畅和安全。所以高性能混凝土的质量与性能应该引起有关部门的高度重视，并且成为工程建设中重点监控的对象。要加强对混凝土各项工作的管理，从调配方式带使用管理再到最后的持久维护，都需要通过科学的技术路径。混凝土技术的发展方向是朝着高流态和高自密实性方向进行，相关技术研究机构也应该对公路桥梁混凝土进行更进一步的研究。

[1]姚燕，等.高性能混凝土[M].北京：化学工业出版社，2006，7.

[2]张鹏，陈广明.性能混凝土在公路桥梁建设中的应用[J].江西建材，2011（1）：144～155.

[3]搜狗百科.高性能混凝土搜狗百科.高性能混凝土[EB/OL].http：//baike. sogou.com/v599759.htm.

U444

A

1673-0038（2015）02-0145-02

2014-11-30

周龙华（1977-），男，工程师，大专，主要从事公路桥梁工作。