道路桥梁建设中的混凝土结构分析

2017-03-09武凯

环球市场 2017年36期

武凯

中铁一局集团第四工程有限公司

1 道路桥梁建设中混凝土的作用概述

目前，我国的道路桥梁建设工程中，由于混凝土的凝结硬化时间长，受施工季节影响大，肋形梁板因梁高降低建筑净高，导致吊顶增加费用，管线安装不便，造成隔音较差，自重较大，不宜大跨度装修，使得这一结构形式的应用受到一定的限制。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，便于浇筑、振捣时不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，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。

第一，混凝土的形态是由粗集料的水泥石、结构和细集料所构成的砂浆界面过渡区形态所决定的。所谓的结构即指的是空间上的粗集料搭配，搭配的形态构建了混凝土粗集料的结构模型。第二，细集料和水泥石共同构成砂浆，并在混凝土结构模型中起着胶结粗集料结构的作用。混凝土砂浆同水泥胶砂具有相近的概念，其相关参数的比值，直接决定了水泥的强度等级。第三，界面过渡区是道路桥梁混凝土中最为薄弱的环节，特别是在粗集料界面的过渡层，其形状主要由水泥水化生成氢氧化钙形态和单位用水量所决定，并从宏观上表现为砂浆胶结的强度。第四，单位用水量除在为水泥水化提供必须的水量之外，大部分要用来满足混凝土的工作性要求，其表征方式无论在结构模型还是在水泥石模型中均一致。第五，混凝土结构模型是以水泥石模型为基础发展起来的，水泥石模型同结构模型的基本参数间存在着内在的必然联系，混凝土结构模型中所研究的水泥石仍能够同水灰比定则相适应。

2 混凝土施工前期需要做的准备工作

在利用混凝土进行施工之前，相关人员一定要做好相关的准备工作。前期的准备工作是保证施工顺利进行的关键，如果忽视了这一点，那么整个工程的进展都会受到一定程度的影响，具体而言，在混凝土施工前期需要做的准备工作主要包括以下内容：首先，要做好设计图纸的会审工作。设计图纸是决定整个工程的进程及细节的关键，因此，在对工程进行施工之前，一定要做好设计图纸的审核工作。所谓的审核工作主要指的是施工方应尽快的与业主、设计及监理方做好沟通，四方一起对图纸进行审核，要保证图纸中不存在任何问题，如发现其中有问题或缺陷的存在，就一定要及时的对其加以解决，否则，一旦在图纸的审核方面出现漏洞，那么整个工程将会受到非常严重的影响。其次，要对施工内容进行审查。在混凝土施工前期，相关人员一定要及时的对施工内容进行审查。在审查过程中，要注意到施工中的每一个细节，一定要避免细节处出现错误，一般而言，在对施工内容进行审核的过程中，通常要细化到各个螺栓以及每根钢筋的具体位置，只有这样，才能最大程度的保证施工内容的合理性，从而使道路桥梁的质量及使用寿命都能够得到有效的保证。

3 道路桥梁建设中的混凝土结构问题分析

3.1 混凝土用水量的问题

在以往的道路桥梁工程建设过程中，混凝土材料配合比中水量的确定只考虑骨料的最大直径和最初设计的坍塌临界加水量，而经过实践证明，这种配比形式在一定程度上导致用水量合理性欠缺，不利于工程后期的施工。随着对于混凝土材料应用技术的不断改革和创新，技术人员意识到，混凝土材料中存在的固相粒子的大小和形状会对混凝土的性能产生一定的影响，将混凝土设计的临界坍塌度引入到混凝土用水量模型构造中，实现了混凝土材料中的固相粒子的形状和大小，影响混凝土强度的数值化描述，通过对其数值进行分析可以进一步了解道路桥梁建设中临界坍塌度和混凝土用水量的科学配比。

3.2 混凝土架浆比问题分析

通过对当前各地区道路桥梁建设模型进行分析可以看出，在建设过程中混凝土强度的形成机制通常采用的是在大型机械作用下对于粗集料的振捣和搅拌，通过重力作用让浆液进行自由沉淀，参照最紧密的结构堆积方式来构成混凝土的基础骨架。由于重力作用，会使混凝土粗集料上层细颗粒沉淀填充砂浆之间的缝隙，进行满足粗集料的加固，形成一个高强度的整体结构。而混凝土架浆比规定混凝土的强度是由其组成材料用量的比例来决定的，砂浆和粗集料对于混凝土强度所带来的影响参数即作为混凝土架浆比，架浆比理论表明，在道路桥梁建设工程中，混凝土材料的强度和架浆比呈现一定的线性关系，这在一定程度上也充分体现了架浆比参数对于混凝土强度的重要性，不仅可以直接反映出混凝土强度的指数，还能间接对当前混凝土强度系数进行粗略的计算和了解，确保混凝土强度在施工规定的范围内，保证工程后期施工的安全稳定。

3.3 砂灰比偏离问题分析

砂灰比偏离是道路桥梁建设中混凝土结构的重要参数，意在表明混凝土所采用的普通砂砂灰比同标准胶砂所用的标准砂砂灰比所发生的偏离，即指的是混凝土砂浆强度同水泥标准胶砂的强度偏离。影响混凝土结构中的砂灰比偏离的因素主要包括细集料的颗粒浑圆度、级配、品质及水泥石粘结的强度等。这也决定了在道路桥梁建设中在对砂灰比偏离函数进行建立时，应首先对上述因素产生的影响加以考虑。研究表明，导致这种偏离的因素主要是混凝土砂浆中水泥浆量同细集料的比值。

3.4 混凝土的结构构造

在混凝土建设桥梁时，桥梁上的关键部位一定要设计合理，尤其是它的结构构造。一旦结构构造等一些关键性的设计不合理，进行施工的时候就会存在很多问题。此问题不容忽视，一旦忽视，将会产生很多的问题，包括桥梁结构不稳定、老化，更会影响以后的安全运行。如果地基选择不合理或没有设计合理，例如地基的大小、地基的深度等，都会影响整个桥梁。

4 结构化设计在道路桥梁设计中的应用

4.1 进行有效的工程防水设计

道路桥梁工程的防水设计对于工程的使用质量具有重要的影响。因此在具体的结构化设计过程中，需要设计好工程的防水、排水措施，避免危害事故发生。在具体的操作过程中，主要就是选择更加密实的混凝土材料或者水泥材料，加强对于防水层的建设，防止工程表面出现积水和渗水问题。在防水层结构化设计过程中：①需要确保防水材料与路面成为一个有机整体，确保工程具有良好的延展性和抗拉伸能力；②设计合理的排水设施，防止雨水或积水对于路面构成破坏。

4.2 在混凝土工程施工中的应用

在混凝土工程的施工过程中，对于道路桥梁的结构化设计，需要进行混凝土保护层的设计以及提升混凝土的耐久性。在具体的操作过程中：①通过混凝土保护层设计，提高混凝土的保护系数，增强混凝土的抗腐蚀性；②确保混凝土的配比和施工符合相关的设计标准和要求，提升混凝土施工的耐久性。

4.3 设计好合适的混凝土配合比

合理设计优质混凝土配合比，首先要根据结构物强度、耐久性与施工性的要求设计胶结材浆体，其次按环境与耐久性设定空气量。在胶结材浆体体积与空气体积确定后，剩余的空间便是砂、石体积，再根据堆积密实原则针对不同类型混凝土与石子最大粒径，提出建立的五个连续级配计算式求得最适宜的单方石子量。基于混凝土拌合物的堆积密实性与流变性的规律，砂率必然随胶结材浆体量的增减而变化，通过本文论证，设计混凝土配合比时，不宜以砂率为主导参数，而宜根据不同类型混凝土和石子最大粒径按堆积密实原则选用适宜的单方石子量。这样，除去胶结材浆体体积、空气和石子体积，便是砂子体积。依据堆积密实原则，砂子宜用比粒度为5(相当于细度模数2.6～3.0)的偏粗中砂，如用不同细度的砂，可用比粒度计算出增减砂子数量，相应适当调整石子用量。另外，在混凝土配制技术研究中，许多试验的结论认为，骨料表面吸附水分不参与水泥水化，故欧美等国家标准均规定以自由水与水泥用量之比为水灰比，许多国家规范均要求测砂、石吸水率，这一点也值得我们借鉴。