高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用

杨柳俊杰、何昆

（上饶京宝路桥工程有限公司，江西 上饶334100）

0 引言

高性能混凝土具有强度高、刚度高等优点，符合现代公路桥梁建设质量需求，其相比传统普通混凝土在耐久性方面也得到明显提升。由于公路桥梁始终处在自然环境下，面对不同的气候条件，高性能混凝土材料的应用，有利于增强公路桥梁的综合性能，通过优越的抗渗性、密实性，有效应对各类环境问题，同时凭借稳定、长期的力学性能承受车辆荷载。

1 高性能混凝土概述

1.1 高性能混凝土的发展背景

在城市发展建设推动下，建筑行业迎来全面发展，各类新技术、新材料层出不穷，这也极大程度地满足了我国各类建筑的施工需求。其中混凝土作为建筑工程中使用最多的材料之一，决定着建筑工程项目的总体质量，传统普通混凝土材料后期维修困难，且性能较差，常导致建筑混凝土结构耐久性不足。通过调查统计传统普通混凝土结构，在使用20～25 年后70%的工程需要进行大规模维修，尤其是对质量要求较高的公路桥梁的建筑，远远无法达到预期的使用寿命要求。

新型高性能混凝土的诞生，确实改善了建筑混凝土结构性能不足、使用寿命较短等问题，并且具有较强的环保性，不会对周围环境造成污染。从工程实践能看出高性能混凝土结构的耐久性、稳定性更强，因此高性能混凝土对于我国建筑行业发展来说有着重要的助推作用。

1.2 高性能混凝土的具体特性

在现代建筑工程中高性能混凝土属于可持续发展材料，与传统普通混凝土相比具有巨大优势，比如基础强度得到大幅度提高，满足了不同建筑结构对强度与刚度的要求。再如高性能混凝土结构具有较好的抗压强度、抗拉强度以及抗剪切强度等，因此承载能力更为优异，较为适合公路桥梁工程项目，能够轻松应对车辆通行带来的荷载压力。目前来看高性能混凝土材料已经成为公路桥梁建设的首选，性能上的提升不仅延长公路桥梁使用寿命，还有利于获取更高的经济效益。

此外，高性能混凝土具备一定耐久性，混凝土结构能够应对各种恶劣的气候条件，即使长期暴露在自然环境下，也能避免对公路桥梁质量造成影响。同时，高性能混凝土在施工过程中，由于自身较低的水泥浆体和较高的弹性模数，不会轻易出现变形问题，即使受到热胀冷缩的影响，也可以有效地预防公路桥梁路面裂缝等病害。

2 高性能混凝土在公路桥梁建设中的发展趋势

目前，高性能混凝土正在朝着绿色环保方向发展，传统普通混凝土材料在施工过程中对自然环境的影响较大，混凝土属于人造材料，需要消耗大量资源、能源，加上施工过程中的污染，违背了我国持续发展理念要求。不过高性能混凝土在环保方面得到显著提升，且在施工中不断优化调整，环保效果也在持续增强，大大降低了环境污染问题。另外，高性能混凝土的耐久性、抗渗性仍存在巨大潜力，通过在施工中不断优化调整，切实改善了高性能混凝土综合性能，目前国外已经成功研发出立方体抗压强度在200～800MPa 的高性能混凝土，并且已经逐渐推广到各类建筑工程中。

3 高性能混凝土在公路桥梁建设中的注意事项

3.1 矿物掺和料问题

高性能混凝土由多种不同材料按照相应的比例配制而成，如矿物掺和料就是影响混凝土性能的重要材料之一，矿物掺和料的使用量与高性能混凝土凝固时间成正比，如果配置过程中未能注意矿物掺和料的使用，可能引起凝固时间较长的问题，对施工进度造成直接影响。在掺入量高于规定标准时，凝固时间便会超过规定时间，并且会增加混凝土结构出现裂缝的概率，对施工质量造成威胁。因此配比过程中要综合考虑环境、建筑类型等因素，将矿物掺和料用量控制在适当范围内。

3.2 设计规范问题

对于高性能混凝土的使用来说，应注意科学配比，以往很多施工人员未能严格按照设计要求进行配比操作，由于忽视细节导致高性能混凝土材料粗糙。另外，在缺乏了解的前提下进行配比，忽视了外加剂的使用，或配合比计算错误无法满足指标要求。因此要注意把控混凝土设计规范，混凝土配合比要根据建筑施工强度等级进行设计，最大程度地发挥出高性能混凝土的作用。

4 高性能混凝土在公路桥梁建设中的应用策略

4.1 高性能混凝土施工准备

公路桥梁不仅长期暴露在自然环境下，同时还会受到通行车辆的荷载与车辆轮胎摩擦，导致路面出现裂缝或破损，高性能混凝土材料的应用，增强了公路桥梁的质量，改善了路面破损等诸多问题，为人们提供良好的出行保障，并且降低了后续的维护管理投入。为了发挥出高性能混凝土的优势，在施工前应做好实地考察，了解当地的自然环境、气候变化等，降低温度变化带来的负面影响。另外，施工过程中想要发挥出综合性能，需要处在特定的环境条件下才能实现，若环境达不到要求便会形成质量问题，如裂缝、麻面、沉陷等。因此，在施工前应选好拌和场地，根据施工要求选择拌和设备，提前准备好各类原材料，并加强抽样检查，避免影响公路桥梁建设质量。

4.2 高性能混凝土配合比

在前期准备工作结束后，按照公路桥梁工程项目要求，设计科学合理的高性能混凝土配合比，这也是发挥出高性能混凝土材料综合优势的基础条件。

首先，在配置过程中应采用较低的水胶比，以此来减少混凝土材料的孔隙率，同时严格控制高性能混凝土的渗透性，此外比较低的水胶比设计有利于提高混凝土耐久性、强度等指标。通过对以往的工程案例进行分析得知，混凝土水胶比的设计＞0.45%，会对混凝土耐久性能造成负面影响，所以正确的水胶比应该保持在0.2%～0.4%之间。

其次，高性能混凝土配置时还会按照要求掺入其他拌和料，强化混凝土的综合性能，尤其注意控制减水剂的使用量，为了保证减水剂与水泥材料形成良好的相容性，应按照减水率＞20%，总掺入量≥1%的原则进行配制。

最后，严格控制骨料的直径，这也是影响施工质量的关键因素，在配置过程中尽量避免使用片状或针状骨料，大多数情况下高性能混凝土的配制，骨料直径保持在20mm 以下较为适宜。

4.3 高性能混凝土的拌制

由于高性能混凝土属于多种不同原料的混合物，因此配料拌制是关乎性能的重要工序，必须要保证其拌制均匀。大多数情况下配料与拌制连续进行，可以按照拌制时间≥120s 的标准搅拌，若混凝土体积较大，应采取区域集中搅拌的方法。搅拌结束后采用专业的设备及时运输至施工现场，进入现场后通过布料机直接放入模板振捣成型。搅拌结束后，材料颜色均匀没有任何差异、不存在泌水或离析问题，即可检验高性能混凝土的力学性能、耐久性等指标。

4.4 高性能混凝土的运输

相比传统普通混凝土材料，高性能混凝土在水灰比上明显较低，导致材料黏性不利于流动，所以要严格控制高性能混凝土的运输和泵送。高性能混凝土运输需要重视几个关键因素，比如公路桥梁结构的形式、工程项目的总体面积以及不同结构的浇筑量等。同时要考虑好混凝土运输线路、气候条件等问题，确保道路通畅，能够及时供应混凝土材料，运输过程中则要注意均匀性，避免出现离析影响质量，导致施工后出现裂缝、麻面等。为了保证施工质量，运输到现场后，应及时进行浇筑施工，并按照要求完成振捣等操作，若发现质量问题应及时上报给负责人进行处理。

4.5 高性能混凝土浇筑施工

高性能混凝土浇筑施工应提前明确模板的具体位置、构件尺寸等，同时掌握预埋件的具体数量与位置，浇筑前将木板内杂物清理干净，严格按照技术规范进行浇筑。另外，倒入混凝土时注意查看混凝土材料的均匀程度、坍落度以及和易性，如果施工过程中采用钻孔灌注桩技术，应重点加强灌注量、导管埋设深度的控制，可以安排专业人员进行管理检查，避免出现漏水漏浆等问题。

首先，在高性能混凝土从料斗内卸出的过程中，必须控制好自由倾落高度应≤2m，如果为竖向结构施工，则要将自由倾落高度控制在≤3m 的标准，若施工过程中无法满足此需求，应采用斜槽、溜管下料。

其次，施工过程中采用分层浇筑技术，每层厚度应控制在100cm 以下，浇筑时避免中断操作，尽量保证浇筑施工的连续性，每层混凝土浇筑初凝前开始上层施工，加强两层之间的融合度。

最后，浇筑施工时观察预埋件、模板的变化，是否存在变形等问题，若发现模板变形，应及时停工修正，避免对施工质量造成影响。

4.6 高性能混凝土的养护

在高性能混凝土浇筑施工结束后，应重视公路桥梁养护管理，这也是预防裂缝的有效方法。应通过观察、定期检查判断是否存在质量问题，一旦出现严重的裂缝，应及时凿除重新浇筑，若只是混凝土结构的表面出现些许裂缝，直接浇筑修复即可。目前混凝土养护处理主要通过覆盖塑料薄膜、洒水等方法进行温度控制。

首先，在气温急剧降低的条件下，必须及时覆盖好塑料布，保证混凝土结构不会受到温度影响，以此来增强混凝土结构的稳定性。

其次，混凝土浇筑施工初凝后应及时拆除模板，在确保混凝土已经完全达到硬化标准后，谨慎拆除避免磕碰损坏混凝土结构。

最后，由于高性能混凝土水胶比更低，相比传统普通混凝土材料施工结束后内部处于缺水状态，表面泌水性差，必须做好养护管理，混凝土初凝阶段表面就已经形成失水现象，若不加强管理便会形成细微的裂缝，养护人员应及时洒水，保证高性能混凝土结构表面始终处在湿润的状态，避免过度失水引发收缩裂缝或耐久性降低等问题。

4.7 高性能混凝土常见问题控制

如果材料配合比存在问题，施工后混凝土路面就会产生蜂窝、麻面，严重影响公路桥梁混凝土表面平整度，若不加强处理还会扩大，影响混凝土的内部结构，导致公路桥梁综合性能降低。因此，在施工过程中要严格控制、优化材料配比，满足公路桥梁建设需求，在减少蜂窝、麻面等质量问题的同时，提高公路桥梁耐久性。

另外，裂缝也是比较常见的问题之一，主要由自然环境或自身温度条件等因素形成，施工过程中应加强温度控制，确保混凝土结构内外部温度条件一致，避免内部形成收缩应力引发裂缝。

4.8 高性能混凝土质量评估

对于公路桥梁高性能混凝土施工来说，做好质量评估是一项重要任务，质量评估大多以设计、施工竣工两个阶段为主。设计阶段由专业的技术人员展开全面分析，结合以往公路桥梁工程中的传统普通混凝土数据，对高性能混凝土材料进行对比，按照分析结果为施工流程提供指导，确保发挥出高性能混凝土的最大化价值。施工竣工阶段会参考行业标准、国家标准，对高质量混凝土结构与整个工程项目进行综合评价，明确其中存在的异常问题，提前优化调整，保障施工质量。

总而言之，在质量评估工作中，应结合高性能混凝土各项数据指标进行合理预测，确保施工质量能够达到国家的标准要求。

5 结语

公路桥梁建设推动了我国社会经济发展，为了加强交通体系建设，我国不断扩大公路桥梁工程规模，同时提高了公路桥梁的质量标准。当下想要优化公路桥梁综合性能、延长使用寿命，应合理应用高性能混凝土材料，利用高性能混凝土的耐久性与适应性，满足公路桥梁的建设需求。施工过程中注意高性能混凝土材料的把控，通过完善配比、做好养护，提升公路桥梁混凝土结构强度，缓解交通运输行业逐渐上升的压力。由此可见，高性能混凝土在公路桥梁建设中有着积极影响，有利于推动我国交通行业持续性发展。