公路箱梁高性能混凝土应用初探

摘 要：随着我国高速公路的迅猛发展，施工技术不断更新，工程质量不断提高，传统施工工艺越来越不能满足现代化施工要求。本文结合我省忻保高速公路路基第六合同段施工實际，从混凝土设计、施工及经济性等方面，介绍高性能混凝土的施工情况。提出了其施工中应注意的一些事项，以供参考。

关键词：预制箱梁；高性能混凝土；设计；施工

一、工程概况

忻州至保德高速公路是交通部促进中部崛起规划项目，是《山西省高速公路网规划》中“人字骨架、两纵十一横十二环”的高速公路网主骨架第三横（五台长城岭至保德）的重要组成部分，它是我省中北部地区西通陕、甘、宁，东达京、津、冀的重要战略通道，全长191公里，概算投资105亿元，全线设特大桥、大中桥175座；隧道26座；互通式立交、分离式立交10处，涵洞303道，天桥12座，服务区4处。

二、箱梁施工对混凝土的要求

强度：制梁台位上需尽早达到预张拉（设计强度的60%）和初张拉（设计强度的80%），以满足设计规划的平均6～7天的预制周期。

施工性能：较高的流动性、填充性和较好的可泵性，以满足6小时内一次浇筑完成。

耐久性：满足低渗透性要求，以保证混凝土结构的耐久性。

三、高性能混凝土配制思路

鉴于高性能混凝土配制的目标主要为高耐久性、高工作性和强度要求。通过用掺和料取代部分水泥的方法，使得所拌制的混凝土均匀、体积稳定，并具有较好的流动性和可泵性，便于成型，同时达到早期温升低、硬化过程干缩小，无初始裂纹，渗透性低，以实现提高混凝土的耐久性的目的。

四、高性能混凝土的配合比设计

（一）配合比的设计原则

1、尽量减少水泥用量，以达到降低混凝土内部温升，减小混凝土早期收缩，使其具有足够的弹性模量和体积稳定性。

2、掺入适量矿物掺和料，达到混凝土所需的合理浆集比，以改善混凝土的内部结构和工作性能，增进后期强度，提高抗腐蚀能力。

3、掺用高效减水剂，尽量降低水胶比，以达到在确保混凝土强度的前提下，提高混凝土的施工性能。

（二）配合比设计中综合考虑的因素

1、在尽量减少水泥用量同时，综合考虑了箱梁的生产周期要求，以满足混凝土各个施工阶段对强度的要求，从而使制梁台位尽可能达到合理利用。

2、减水剂的用量方面，设计时一方面调整各掺量以达到混凝土的最佳施工性能，另一方面还需要适当控制其掺入总量，防止坍落度损失太大，影响后期施工。

3、合理调整粗、细集料之间的比例，以克服由于高效减水剂的使用可能会引起混凝土的离析和泌水。

4、由于掺入的减水剂数量很少，试配时适当延长混凝土的搅拌时间，为后期混凝土合理拌制时间的选择提供依据，使所生产的混凝土更加均匀，施工性能更好。

5、矿渣粉的细度越大，其活性越高，不利于混凝土内部温升的控制。在合理选择满足相关技术指标的基础上，适当控制并调整其掺入量，以充分发挥其活性，减小混凝土沁水。

五、配制过程

在忻保高速公路第一总监办提出箱梁采用高性能混凝土的前提下，经过两个月的辛勤试验对箱梁采用高性能混凝土提出试用方案，并采取让各项目部一同对此方案进行验证对比。

我忻保高速公路路基六合同段项目部于2009年5月中旬进行预制箱梁C50配合比的验证准备工作。由项目经理负责组织有关技术人员对拌制高性能混凝土所用试验仪器、原材料、拌合工艺（二次投料法）及养护进行技术交流，并制定验证方案。在2009年5月30日送材料到太原监理总公司中心试验室进行外托试验。并采用相同原材料进行普通配合比及高性能混凝土配合比外委，由此提出试验参数。在2009年7月14日由我部试验室及忻保高速公路第一总监办试验室进行对外委试验进行验证。于2009年8月12日我部得到总监办许可进行高性能混凝土箱梁预制，到2009年年底为止，共预制30m箱梁48片，完成总量的22%。共拌1650m3高性能混凝土。

六、普通混凝土与高性能混凝土性能分析。

（一）工作性

在外委配比、验证配比在相同强度等级的情况下、高性能混凝土由于添加硅粉、粉煤灰，增加胶凝材料，混凝土易拌合、运输、浇注、振捣，成型后质量均匀、密实，不易产生分层和离析现象。更主要增加3-5mm坍落度，大大增加了混凝土流动性，使其达到14—16mm坍落度

（二）耐久性

1、高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

2、高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

（三）经济性（见表1）

梁体外观

高性能混凝土表面光泽、均匀，水文、气泡大面积减少，符合大梁的基本要求。

概括起来说与普通混凝土相比，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，并基本解决了普通混凝土经常出现蜂窝、麻面、气泡、浇注困难等形象。

七、结论和建议

1、采用选定的各项原材料试配的C50高性能混凝土配比，各项技术指标经检验均满足预制箱梁对混凝土施工工艺和耐久性要求。

2、通过掺入磨细矿渣粉和粉煤灰，较好地控制了混凝土内部温升。

3、磨细矿渣粉需水量小、比表面积大、活性系数高，掺量提高会使混凝土粘滞性提高，对输送和振捣不利；粉煤灰相对需水量大、比表面积大、活性系数低，掺量提高会使混凝土流动性降低、早期强度降低。配合比设计时必须综合考虑上述因素，并通过试验加以确定水泥、磨细矿渣粉和粉煤灰的最佳组合，才可达到理想效果。

4、高性能混凝土对各种原材料质量的波动较为敏感。现场施工必须加强原材料的进场检验和生产混凝土时对原材料准确计量等环节的控制，以保证混凝土满足施工要求。

参考文献：

[1]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1999.9.

[2]路桥集团第一公路工程局.JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2000.

作者简介：乔勇（1971-），男，山西朔州人，工程技术部部长，工程师。