高性能混凝土在公路工程施工中的应用

马小波

摘要：我国交通运输行业不断发展，给公路建设带来一定的压力，为保证公路桥梁工程施工质量，高性能混凝土受到了广泛的应用，不仅具有高强的防震性能，同时还有抗渗透性、稳定性和耐久性的特点，符合我国公路的整体发展环境特点。

关键词：高性能混凝土；公路桥梁工程施工；应用

一、依据标准

（1）《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）

（2）《公路桥涵技术施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

二、技术要求

（1）设计标号：C50

（2）使用部位：T梁预制

（3）设计坍落度：160-200mm

三、原材料信息

（1）低碱水泥：宁夏青铜峡水泥股份有限公司“青铜峡牌P.042.5”

（2）粉煤灰：宁夏京能电厂F类I级灰

（3）粗集料：太阳山石料厂5-20mm碎石

（4）细集料：马儿庄雨强砂厂Ⅱ区中砂

（5）减水剂：宁夏跃尚元工程应用有限公司聚羧酸高性能减水剂

（6）水：饮用水四、混凝土配合比设计步骤

（一）计算初步配合比

（1）确定试配强度：F≥f+1.645σ=59.9Mpa

（2）确定水胶比：W/B=af/（f+aaf）=0.34

W/B计算值为0.34，为了保证后期强度及耐久性，根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011的要求，W/B取值0.28。

（3）确定用水量：已知砼拌和物塌落度为160-200mm，碎石最大粒径为26.5mm，确定用水量为：185Kg/m；因掺加减水剂，占胶凝材料用量为3.0%，减水率取值26%，所以用水量m=m'（1-β）=205×（1-26%）=137kg/m

（4）胶凝材料用量：已知用水量137Kg/m，水胶比为0.28，则胶凝材料总量：m=m/（W/B）=490Kg/m，胶凝材料用量满足《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55-2011的要求；根据已知外掺料掺量为14.3%，则m=420Kg/mm=70Kg/m

（5）减水剂用量：m=m×β=490x3.0%=14.7Kg，m

（6）砂率：根据砼运输方式、集料品种、粒径及水胶比，选用砂率βs=37%

（7）计算砂石用量：根据条件，采用水泥用量m=420Kg/m，粉煤灰用量m=70Kg/m，用水量m=137Kg/m，减水剂用量14.7Kg/m，混凝土假定容重为m=2450Kg/m，砂率S=37%，計算砂石用量如下：

①根据公式计算砂用量：

β=m/（m+m）×100%=669Kg/m

②根据体积法计算混凝土粗集料用量：ms/p+m/p+m/p+m+m/p+0.01α=1；因此m=1139Kg/m

（8）体积法配合比c：FA：s：G：w：外加剂=420：70：669：1139：137：14.7

（二）调整工作性，提出基准配合比

（1）按计算初步配合比试拌25L水泥混凝土，各种材料用量如下：

水泥：10.5Kg、粉煤灰：1.75Kg、砂：16.75Kg、碎石：28.5Kg、水：3.425Kg、减水剂：0.368Kg，碎石掺配比例为：10-20mm：5-10mm=75%：25%

（2）调整工作性：经试拌，实测坍落度200mm，粘聚性、保水性良好，能满足施工要求。

（3）提出基准配合比：C：FA：s：G：w：外加剂420：70：669：1139：137：14.7

（三）检验强度及其工作性并确定试验室配合比

（1）以基准水胶比加减0.02，用水量不变，计算两个配合比如下：

①W/B=0.26砂率=37%C：FA：S：G：w：外452：75：655：1115：137：15.8

②W/B=0.30砂率=37%C：F：S：G：W：外=392：65：682：1160：137：13.7

分别测定其拌和坍落度为190mm与160mm，粘聚性、保水性良好。分别制砼抗压试件，其强度如下表：

（2）确定试验室配合比：c：FA：s：G：w：外加剂420：70：669：1139：137：14.7

计算表观密度：2450Kg/m，实测表观密度为：2430Kg/m，经计算，水泥混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2%，因此不需进行校正。

最终确定该水泥混凝土试验室配合比为：C：F：S：G：W：外加剂=420：70：669：1139：137：14.7，减水剂占胶凝材料用量：3.0%。

五、现场施工

在施工前，要严格测试控制集料含水率，将试验室配合比转化成现场施工配合比。在搅拌中，搅拌工艺会影响到高性能混凝土的性能，通过120型强制式搅拌机用时120s拌制高性能混凝土，选用高性能减水剂，将混凝土塑化、强化的功效发挥出来，满足现场施工要求。

六、混凝土强度检测

以标准方法制作边长为150mm立方体试件，在标准条件20℃±2℃、相对湿度≥95%养护至龄期28d，测得其抗压强度为55.6Mpa，经现场回弹测得推定强度为53.4Mpa；与普通硅酸盐R042.5水泥拌制混凝土立方体抗压强度及现场回弹测得推定强度相比较，无明显强度差异，均满足设计要求。

七、外观检测

采用普通硅酸盐R042.5水泥与R042.5低碱水泥分别浇筑T梁，通过观察发现，外观颜色、色泽、蜂窝麻面无明显改变，依然存在较多蜂窝现象，但采用R042.5低碱水泥浇筑T梁，顶面裂缝及梁体竖向裂缝明显减少，基本看不到裂缝。

八、高性能混凝土在桥梁施工中的应用

高性能混凝土凭借着优良性能和独特的优势，应用广泛，在施工过程中，高性能混凝土便于澆筑和捣实，不容易发生离析，在很大程度上提高了浇筑的效率和振捣的效果，且在外部环境恶劣的情况下，高性能混凝土能够保持体积的稳定性和良好的耐久性及其延长桥梁的使用年限；其次，在桥梁工程施工中应用高性能混凝土，不仅可以节省材料成本，而且还使后期强度得到有效提升；另外，在桥梁施工中，使用高性能混凝土，不但促使桥梁的刚性等力学性能得到了增强，还促使桥梁的自重得到了减轻，这也是普通混凝土不能与之相比较的地方。

九、桥梁工程施工中应用高性能混凝土的益处

由于高性能新型混凝土在耐久性方面具有良好的性能，可以更好的适应环境和气候变化，抵御各种污染物的破坏和侵蚀，使桥梁工程的使用寿命能够得到有效的延长，并为道路交通的安全运行提供更加可靠的保障，而且后期养护工作的难度、成本有所降低，有力的促进了现代化公路桥梁施工质量的全面提高。

十、结论

在实际实施过程中，要充分结合当地地理环境特征，相关工作人员要做到因地制宜，选取适合于建设的施工工艺，从而确保施工顺利进行。