公路桥梁工程施工中高性能混凝土的应用策略

马刚

（中铁一局集团有限公司广州分公司，广东广州510000）

0 引言

根据目前的情况来看，我国公路桥梁的建设工作正处于较好的发展状态之中，可应用的先进技术越来越多。为了促使公路桥梁工程建设质量得到进一步提升，还需要充分优化建设材料。高性能混凝土材料相较于普通的混凝土材料，水泥用量显著降低，同时水化反应产生的不良影响更小，可以充分满足公路桥梁的施工需求，有效降低施工成本[1]。由此可见，探究公路桥梁工程施工中高性能混凝土的应用策略具有重要意义。

1 高性能混凝土的特点

高性能混凝土最为显著的特点就是水灰比较低。因为高性能混凝土采用低碱水泥，所以高性能混凝土的扩展度更大，可以达到450mm 以上，同时坍落度可以得到更加有效的控制，一般在18～22cm 之间。同时，高性能混凝土具有较强的流动性，所以实际应用中，根据环境情况适当应用外加剂即可。并且，因为对高性能混凝土进行配置的过程中，所应用的施工工艺较为严格，所以高性能混凝土的匀质性、孔结构以及密实度均较好。相对于普通的混凝土来说，高性能混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、耐磨性等多个方面均更加优越，使普通混凝土应用中存在的外加剂使用量不合理、水灰比过大以及水泥用量过多等不良情况得到有效改善。同时，也不易出现因为水化速度过快而导致耐久性不足的情况。高性能混凝土主要具有以下方面的特点。

1.1 经济性

与等级相同的普通混凝土进行对比，高性能混凝土之中的水泥用量更少，减少水泥用量所节约的成本，完全可以抵消使用外加剂所产生的费用，甚至还可在一定程度上降低总成本。如果施工条件要求使用普通混凝土，则需在混凝土之中适量加入防腐剂[2]。

1.2 施工性

因为高性能混凝土之中包含大量矿渣，且细度模数适中，同时水泥用量较低、流动性较强，使混凝土的黏性得到了有效改善，所以高性能混凝土的振捣难度更低，同时不易出现离析情况，也就能够更好地满足施工的需求。即使桥梁预应力混凝土中的布筋密度较大，高性能混凝土也能够有效满足其对于混凝土的施工要求。并且，从整体上来看，高性能混凝土在应用过程中的体积稳定性、强度以及耐久性等，均能够满足公路桥梁工程施工的相关要求。

1.3 耐久性

混凝土是否具有良好的耐久性，决定其能否对磨损、硫酸盐侵蚀、化学侵蚀、环境作用、冻融破坏、碱—骨料反应以及钢筋锈蚀等多方面导致的劣化进行有效抵抗。对于高性能混凝土来说，其中水泥含量较低、活性矿物含量较高，同时用水量相对较少，所以具有较高的密实性，能够对有害物质的渗入以及侵蚀起到有效的抑制和抵抗作用，所以高性能混凝土的耐久性良好[3]。

1.4 在桥梁应用中优势显著

高强度混凝土即使在高温以及高强度外力的作用之下，也能够呈现出稳固性高以及变形小的特点，能够更加有效地保障公路桥梁的施工质量。在实际应用中，相对于普通混凝土，高强度混凝土的强度更高。并且在桥梁应用中，使桥梁结构能够呈现出更加充分的抗剪性能、抗拉性能、抗压性能，在大荷载的作用之下，更有利于提升公路桥梁的安全性及稳定性，使其中的抗腐蚀性、抗裂性能、抗渗性能等均得到显著提升，更能够满足公路桥梁的施工需求，并可以延长公路桥梁的使用寿命[3]。

2 高性能混凝土配制

对高性能混凝土进行制备时，应该保障其能够满足施工过程中对于混凝土的各项要求，并通过对混凝土配合比以及选材等各个方面进行优化，使混凝土的性能得到整体提升。所以在配置高性能混凝土时，应该以周边环境特点以及工程结构特点作为基础，同时将耐久性作为目标，符合施工过程中的预定功能以及环境条件对于混凝土的要求，保障在高性能混凝土应用中，其抗冻等级、抗腐蚀性、抗渗透性、保护层厚度以及电通量均能够满足相关标准的要求。特别是电通量这一指标的水平，对高性能混凝土的耐久性具有重要影响，而掺合料的用量以及种类，则能够对混凝土电通量产生重要影响。在设计高性能混凝土配合比的过程中，应对掺合料的应用数量以及种类进行合理调整，高性能混凝土电通量见表1。将高性能混凝土应用于桥面铺装施工工作之中，或是冻胀线下的承台、墩台、盖梁、梁板等位置，经过200 次冻融循环之后，其抗冻指数仍然应该在70%以上或60%以上。

表1 高性能混凝土相关参数

一般来说，高性能混凝土相应的胶泥材料使用量参考表1。与此同时，为了促使高性能混凝土具有更加优越的施工性、抗裂性以及耐久性，还应适量加入粉煤灰、矿渣粉以及优质硅灰等各项合适的掺合料，且水胶比应在0.45 以下，粉煤灰的用量则应在30%以上。如果需要将高性能混凝土应用于冻融环境之中，则应适当降低粉煤灰的应用量。另外，在高性能混凝土的配置过程中，还应根据相关要求适量加入外加剂，且水胶比以及胶凝材料用量均应与相关的技术要求相符合，而在抗冻预应力混凝土以及无抗冻混凝土方面，其中的含气量均应在2%～3%。在普通的抗冻混凝土之中，含气量则应根据实际情况，采用试验的方法进行确定。例如，将C30 高性能混凝土应用于某一桥梁装基础施工之中，由相应的试验结果可得，其中外加剂、水、石、砂、粉煤灰、水泥的配合比应为3.537∶161∶990∶777∶118∶275，且在胶结材料之中，粉煤灰占比34%，外加剂为聚羧酸高效减水剂，占比0.9%[4]。

3 高性能混凝土施工

3.1 原材料的选择

对于粗集料来说，应选择压碎值在8% 以上的碎石，且碎石粒径最大不可超过25mm，且最好能够将其粒径控制在5～20mm。如果其中存在针片状的颗粒材料，其含量应在5% 以下，同时含泥量应该在0.5%以下。对于细集料来说，其细度模数应该在2.6～3.0之间，含泥量应在1.5%以下，水泥则应为低碱的硅酸盐水泥。在一般环境以及强腐蚀环境之中，C3A 含量分别应该在8%以下和5%以下。对于矿物活性掺合料来说，要求其与相关标准完全符合。磨细矿粉的表面积应在45m2/kg 以上，同时对混凝土应用各项原材料的配合比进行严格的控制。

3.2 拌和与运输

对高性能混凝土进行拌和的过程中，需要对各项材料的用量进行细致的控制，粗集料和细集料应用偏差均必须在2%以下，其他各项原材料的偏差则必须在1%以下。为了促使外掺剂的使用效果得到提升，在进行拌和操作的过程中，应该将加入外加剂的时间延后。建议应用强制式的混凝土搅拌站，原因在于其具有自动计量功能，可以更加有效地控制各项原材料的比例。进行实际的拌和操作时，应首先将粗、细集料和水加入其中开展拌和操作，时长至少30s，待搅拌均匀之后，再将外加剂以及胶凝材料加入其中，之后加入适量水，继续进行拌和操作，直至混凝土完全拌和均匀。整个拌和过程应该在2～3min 之间。之后即应对混凝土进行输送，输送方式以输送泵为主，且在输送过程中，损失坍落度应在10%之下，其中的时间间隔则应在45min 以下[5]。

3.3 浇筑

在高性能混凝土浇筑的过程中，主要使用拖式输送泵进行浇筑。在实施浇筑施工之前，必须对入模温度、含气量等各个方面进行有效控制，保证含气量持续处于3%～4%之间。而对于入模温度来说，若处于炎热天气的环境之下，温度则应在30℃以下，若处于寒冷天气的环境之下，温度则应在5℃以上。所以浇筑施工应尽可能选择温度、湿度均适宜的时间段，并采用连续浇筑的模式施工。在对大体积高性能混凝土进行浇筑的过程中，则应事先准备好循环冷却水系统，并完善遮阳棚的搭设等准备工作，以避免混凝土结构出现裂缝。在预应力混凝土梁进行浇筑的过程中，应保证浇筑过程的稳定、快速和连续，完成浇筑工作的时间不可多于混凝土初凝的时间，且浇筑两片梁所需的时间不可在6h 以上。

3.4 振捣

在振捣的过程中，应充分控制振捣棒以“快插慢拔”的形式开展工作，且每一次插入的位置间隔应在30cm 之内，插入的深度则应为50cm 左右。对于桥梁箱梁支座板、锚垫板以及下倒角等各个位置，应注意观察，避免出现预埋件或钢筋的变形、移动、松动等情况。在针对梁底腹板开展浇筑工作时，还应适当使用附着式振动器，需要对振捣时间进行合理控制，其中内腹板的振捣时间应在45s 之内，外腹板的振捣时间则应在30s 之内[6]。

3.5 养护

完成高性能混凝土的浇筑之后，应该及时开展相应的养护工作，包括洒水养护、喷雾养护以及覆盖养护等。因为高性能混凝土的水灰比相对更小，所以内外温差更易导致变形，需要及时采用茅草覆盖等措施进行养护。若施工时处于高温季节，则应提高洒水养护的质量。在一般情况下，养护时间应在7～14d，并且必须对内外温差进行严格控制，保证混凝土内外温差持续处于15℃以下，以提升混凝土施工的质量。

4 高性能混凝土应用实例

某一公路桥梁，桥墩位置为柱式墩结合桩基础，桥台则为肋板式桥台结合桩基础，主体结构为高性能混凝土。该桥梁所处地区冬季温度较低，降雪后需要使用除冰盐。在高性能混凝土应用过程中，适当提升保护层厚度，同时完善振捣工作，避免混凝土中出现孔洞、蜂窝等情况，有效提升其中的密实程度，同时也能够避免氯离子出现严重的扩散。同时，外加剂不含碱或是含碱量较低，所以有碱集料反应导致出现的裂缝发生率较低。为了避免出现集料膨胀反应，导致混凝土出现开裂，对集料应从生产开始直至搅拌的各个工序，均进行合理的管理，避免硫酸盐或是含氧化酶导致生石灰块进入集料，由此，混凝土之中的氯离子最大不会在0.06% 以上。为了避免温度变化导致混凝土出现开裂的情况，对桥梁的支座位置以及伸缩缝位置，均根据实际情况合理，强化养护工作，且其中杂物已经被完全清除[7]。所以从总体上来看，高性能混凝土具有低水灰比、高密度、低缺陷、高耐久性的特点，不仅其自身可以促使施工质量提升，公路桥梁之中的钢筋也不易被侵蚀破坏。所以公路桥梁的使用效果更加良好，使用寿命也就得到了相应的延长，可见高性能混凝土在公路桥梁工程施工中具有较高的应用价值。

5 结语

综上所述，当前我国公路桥梁工程施工技术不断优化，为了促使施工质量得到进一步提升，有必要对施工用原材料质量进行改善，也就需要应用高性能混凝土。从整体上来看，高性能混凝土具有经济性、施工性、耐久性等多方面优点，针对其进行配置，需要充分考虑配置材料以及各方面影响因素。在应用高性能混凝土进行施工的过程中，需要从原材料选择、到拌和运输直至浇筑等各个阶段，均予以充分重视，以切实提升高性能混凝土的应用效果，进而实现公路桥梁工程整体施工质量的提升，也就更利于保障公路桥梁的行车安全，以及推动地区经济发展。