高速公路桥梁施工中高性能混凝土技术研究

2021-06-22罗义龙魏海涛

运输经理世界 2021年32期

罗义龙、魏海涛

（1.江西省交通工程集团有限公司，江西南昌330000；2.江西赣粤高速公路股份有限公司南昌南管理中心新建养护所，江西南昌330000）

0 引言

在高速公路桥梁建设中，高性能混凝土技术的应用可以提升路桥项目的建设质量。高性能混凝土技术具备施工效率高、耐久性强、稳定性强等特点，由此其在高速公路桥梁建设中得到了广泛应用。因此，对该技术的应用过程进行分析，寻找出更为科学有效的技术策略意义重大。

1 高性能混凝土优势分析

1.1 良好的耐久性

从高性能混凝土的使用状况来看，这种新型材料具有传统混凝土不具备的优势。高性能混凝土在使用过程中，需要按照一定的比例实现有效的混合和处理。通过不同比例的胶水加入，可以有效实现相关性能的提升，确保混凝土材料的稳定性和高抵抗性能，减少不必要的损害和流失，将高性能混凝土应用在高速公路桥梁建设中，不仅能够延长桥梁的使用寿命，还有助于整体性能的稳定。

1.2 稳定性

在使用常规混凝土材料时，外部环境很容易影响混凝土的性能。尤其处于自然环境下，发生腐蚀性的可能性偏高。而高性能混凝土能够更好地抵抗不同层面的侵蚀压力，能够更好地满足结构功能要求。这种全新的混凝土中的水泥含量较高，制备过程中的用水量较少，具有良好的收缩性和弹性，能够达到综合稳定的整体效果[1]。

1.3 经济实用性更为显著

在采用高性能混凝土施工时，整体操作步骤相对简单，不需要使用大量的混凝土，同时，对钢筋的消耗也较降，有良好的经济实用性。并且，随着施工系统的完善，最终的施工效果能够达到良好的行业标准。当前，高性能混凝土的经济实用性十分明显，可为建筑行业带来更加直观的经济效益，其在道路桥梁工程中的应用会越来越广泛。

2 公路桥梁工程施工中高性能混凝土的应用

2.1 施工前的准备工作

为了保证施工顺利推进，在正式施工前，一定要对施工现场及周围情况进行勘察，并做好基础性的记录工作。严格落实施工现场的各项任务和目标，选择合适的混凝土搅拌场所，确保交通的顺畅度和地面的平整度，将搅拌机等相关器械设备放置在指定的位置。结合具体的施工条件要求，进一步购置相关设施，严格按照相应的预算标准科学推进各项工作。按照质量要求严格落实材料质检情况，并对水泥进行生产安全性检验。前期所有准备工作落实后，才能够进行现场的安装处理，实现施工现场的放样操作。精准指导，保证各项设计图纸能够实现有效落实到实际施工环节，特别是涉及缩缝和胀缝的细节问题，需要进行准确定位。

2.2 保证不同原材料用量精准

在高性能混凝土的制备环节，整体流程相对稳定，称量方式和堆料要求严格，不会出现较为明显的波动现象。在搅拌过程中，现场的操作人员要结合混凝土的动态状况进行适当的调整，如果出现黏稠度过高的现象，要进行人工调试，以充分保证不同原材料的用量精准。

2.3 浇筑方式

高性能混凝土的浇筑一般有布料、振捣、抹平和修整四个环节。在整个浇注环节，需要按照指定要求，做好高性能混凝土温度和湿度的测量，落实各项指标和任务。可以结合实际情况采用适宜的浇筑方法，但要按照严格要求实现多次泵送和平均摊铺，还要严格控制混凝土的泵送量和操作间隔。在摊铺过程中，可以结合振捣效果实现有效的拆分。整个过程要按照合理的流程和步骤开展，避免出现严重的撞击损坏。此外，要做好提前的预埋件处理和钢筋布置[2]。

2.4 混凝土运输和泵送

在高性能混凝土运输过程中，需要控制运输时间，避免时间过长对材料性能造成影响。在公路桥梁等项目施工中应用高性能混凝土时，要保证运输环节不出现严重的离析和漏浆现象。如果产生严重的离析问题，在使用前还需要进行二次搅拌。当材料运输到现场之后，要将这些高性能混凝土装入泵车料斗。若浇筑厚度偏大，可借助串筒进行浇筑。一般情况下，可逐步移动下料口，选择合适的固定形式实现有效的时间控制，要严格把握泵送方向和泵送距离，实现更高层次的处理。施工结束之后，应全面清除管内混凝土，并将管路冲洗干净[3]。

2.5 振捣

混凝土浇筑完成后，要进行振捣。振捣器分平板式和插入式两种。混凝土浇筑层厚度为23cm 的，一般会选用平板式。在压实路面环节，要关注压实的深度和速度，并全面把握路面温度的实际状况，及时发现监测中的各项问题。在施工环节，接缝位置一般需要进行反复碾压，同时要保证混合料的平整度，确保碾压效果。

2.6 养护工作

振捣工作结束后，应对暴露的部分进行覆盖，通常选择塑料布或者篷布。保护层混凝土结构在发生初凝之前，应该用抹子进行表面处理，之后才能进行二次覆盖。此环节禁止覆盖物直接接触到结构表面，还要对塑料膜进行严密覆盖，避免出现严重的凝结水现象。在养护过程中，通常选择喷淋水和蒸汽的方式对结构进行集中处理。等到公路桥梁的构件全部拆除之后，通常采用蓄水或覆盖洒水的方式进行养护处理。除此之外，选择草帘或麻布等材料，合理控制内外部温度。如果外部的温度小于5oC，就要做好保温处理。在养护过程中，应合理控制内外温差，并保证所有结构均处于相对稳定的状态。在对结构进行拆模处理时，如果和流水发生接触，应该进行防水处理，并达到14 天以上的养护时长[4,5]。

3 高性能混凝土的影响因素

3.1 配合比的影响

配合比会对混凝土的性能产生直接影响，这是关键性的参数。配合比设计的目的是提升混凝土的性能，保证其耐久性合格。耐久性的影响因素主要是材料的均匀性、稳定性及原材料的质量等；强度需要达到构件强度性能的要求，而强度性能的影响因素主要是水胶比和矿物加入的比例，由于存在界面的干扰和影响，必须全面管理、控制好粗集料的粒径、砂率、浆体数量。拌和物的性能极为重要，必须保证其稳定性与流动性符合标准，且无离析问题，为确保水泥浆液的质量符合要求，必须全面控制级配及外加剂的比例。具体来说，要做好下述几个方面的控制：第一，水胶比。水胶比过小，不利于混凝土的搅拌，会导致混凝土材料无法充分混合，水化反应难以达到充分反应的要求，流动性难以达到标准；水胶比过大，容易影响混凝土的密实度，抗渗性无法满足要求，离析问题会较为严重。第二，砂率。如果砂率较大，混凝土的强度性能会下降，如果砂率较小，会出现黏聚性较差，沁水、离析等问题。第三，胶骨比。胶骨比控制在35∶65左右，如果胶骨比较大，容易导致混凝土的制作成本升高，水化反应也会变得更强，容易引发温度裂缝；如果胶骨比较小，则会导致强度下降、可泵性不合格。

3.2 选料的影响

原材料的性能和质量会影响工程效果，如果原材料存在质量问题，必然会降低整体工程质量。以水泥材料和掺和料为例进行分析。

第一，水泥材料。水泥需选用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，若是选用含碱量高的水泥，则会影响水泥的分散性和混凝土流动性，使混凝土坍落度损失过大。加入石膏可以调节凝结时间，但要注意水泥和石膏的比例，还要分析水泥和高效减水剂是否相容，如果相容性较差，会影响减水剂的使用效果，也会导致坍落度损失。

第二，掺和料。加入掺和料可以降低温度，促进材料性能的提升，实现后期强度的提升，保证结构的性能合格，且耐腐蚀性也会得到一定程度的提高，特备是对碱-集料反应的抑制作用。比表面积超过400m2/kg 的磨细矿渣粉活性好，能够减小泌水性，但比表面积过大则会导致早期形成的水化热较大，造成较大的温度应力，导致混凝土开裂。此外，拌和物的黏稠度过大也会影响泵送效果。

3.3 抗冻性能对混凝土的影响

冻融破坏的机理是温度在0oC 以下时，冻害会先从温度较低的位置开始，表面毛细管的水先开始冻结，随着这种相变的发生，会形成较大的膨胀压力，其他的水分则会沿着内部通道进入毛细管内，经过水的运动作用，形成液体压力；随着温度进一步降低，内部混凝土和孔径更小的孔隙内的水分也会发生冻结，进而出现持续性膨胀反应。解冻后，有些部位的膨胀还会残留，发生冻融劣化的情况，硬化水泥混凝土也会发生损坏，动弹性模量会降低，抗拉强度也会减小，如果情况严重，容易产生剥蚀损坏。

如果水胶比持续增大，混凝土的质量损失率会逐渐增大，相对动弹模量会逐渐减小，土抗冻性会逐渐下降。这是因为水灰比增大的情况下，混凝土单位用水量会增加，硬化后内部混凝土和孔径更小的空隙内存在较多的水分，发生冻结反应，混凝土体积会增加，进而引发冻融损坏的问题。此外，水胶比也会影响混凝土的密实度、孔结构特性，水胶比越小则养护性能越好，混凝土密实度越高，孔隙和毛细管越少，渗水通道数量也越少。

混凝土的含气量对抗冻性有直接影响，加入引气剂之后，会形成稳定、互不相通的微小气泡。水在结冰的过程中，能在气孔中结冰，从而降低膨胀应力，减缓了混凝土开裂的可能和速率，提高混凝土的抗冻性能。适量的小气孔可以提高混凝土的工作性能和抗冻性，但引气剂加入过量也会影响混凝土的强度，因此引气剂不宜多掺。

骨料孔隙较大的情况下，吸水率会升高，坚固性下降，冻融情况下，骨料内部肿胀压力也会升高，进而为骨料的性能造成不利影响。发生破坏的情况后，骨料和水化硅酸钙会产生裂缝，如果严重，会造成骨料破裂，表面砂浆严重剥离，影响工程质量。

4 施工质量管理

4.1 高性能混凝土强度提升

在高速公路桥梁施工中，混凝土强度的性能直接关系工程项目的安全性及稳定性。因此，在高性能混凝土制作过程中需要加上适度的砂砾石原材料，并且要对材料的抗压性能及抗碱性能进行测定，保证材料的配置满足实际需要。另外，在细石材料选择中，还要做好细致材料滤镜的控制，且含粉量不能超过1%。

除此之外，在项目开展阶段，为了切实提高混凝土的抗压强度，必须做好适度的特异性调节，满足实际需要。目前，在材料选择上，采用的是碎渣或硅粉。同时，在混凝土材料拌和环节，要根据实际情况做好拌和材料化学反应的分析，如此才能掌握相关的缩水率，提高混凝土的抗压强度。在搅拌阶段适量添加特异性碱水剂，还能有效提升性能参数，另外通过调节混凝土内部结构的水热化，还能提升混凝土材料的抗腐蚀性。

4.2 流动性控制

在公路桥梁施工中，保证混凝土的流动性能够提高高性能混凝土的塑性以及施工性能。因此，在项目开展环节需要综合实际情况，控制好混凝土的出厂时间，一般混凝土出厂后在2h 之内必须用完，并且在施工过程中还要进行科学搅拌，从而保证混凝土的流动性，满足实际需要，必要时还可以按照实际情况将一些高效的碱水剂添加混凝土材料中，确保流动性满足施工需求。