试论高性能混凝土在道路桥梁建设中的应用

试论高性能混凝土在道路桥梁建设中的应用

摘要：对于气候地质条件较为恶劣的地区，普通性能的混凝土无法满足道路桥梁的建设与使用需求，因此加强高性能混凝土的研发与应用对发展道路桥梁建设有着极为重要的作用，也是本文研究的意义所在。

关键词: 高性能；混凝土；道路桥梁；应用

Abstract: the geological conditions for climate is the bad areas, common properties of the concrete road and bridge can’’t satisfy the construction and use demand, so to strengthen the development and application of high performance concrete road and bridge construction of development has a very important role, is also the meaning of this study.

Keywords: high performance; Concrete; Road bridge; application

一、高性能混凝土研究

1950年5月美国国家标准与技术研究院（NIST）以及美国混凝土协会（ACI）首先提出高混凝土概念，随后在世界范围内对其展开了深入的研究工作。[1]目前，对高性能混凝土的基本定义是：高性能混凝土是采用现代混凝土技术制作而成的，比普通混凝土具有更高性能的高技术混凝土。高性能混凝土具有以下几方面的特点：

（1）体积稳定性

高性能混凝土相比于一般的混凝土具有更高的强度，因此其具有较高的体积稳定性，以及高弹性模量、低收缩与徐变等特点。高性能混凝土的弹性模量一般为40~45GPa，是普通混凝土弹性模量的2倍左右。同时，采用高强度粗集料能够有效降低水泥浆体中水含量，有利于混凝土收干，不易发生变形，因此确保了高性能混凝土的体积稳定性。

（2）高强度性

高性能混凝土具有更高的强度，能够适用于一些对强度要求高的建筑工程之中。普通混凝土的抗压强度一般在120MPa，高性能混凝土的抗压强度则在200MPa。同时，其强度能够在短期内快速增长，对于施工周期较短的工程具有很高的实用价值，能够有效缩短工程周期，降低工程成本。

（3）低收缩徐变性

收缩性与徐变形是衡量混凝土性能的重要指标，收缩性越低，徐变形越低，则表明混凝土性能越好。混凝土的收缩量是由其硬度所决定的，硬度越高，收缩量越低。因此，高性能混凝土的收缩性要明显低于普通混凝土。当然由于温度和湿度的变化，也会导致高性能混凝土的收缩性发生一些变化，但是总体上而言，高性能混凝土的收缩性是十分低的。同时其徐变变形也明显低于普通混凝土。

（4）高耐火性

高性能混凝土是一种高密度混凝土，因此其内部的自由水在遇到高温时，不易从毛细孔中排除，从而导致内部蒸汽压力超过混凝土本身的抗压能力，从而导致爆裂、发生剥落等情况。长期以来由于高性能混凝土的耐火性较差，其应用的范围受到很大的限制。随着科学技术的发展，这一问题已经得到了有效地解决，主要的方法是在混凝土中添加有机纤维材料，一旦遇到高温，纤维溶解后便会形成空隙，有利于释放混凝土内部的蒸汽压力，从而改善其耐高温性。

二、高性能混凝土在桥梁施工中的应用

高性能混凝土具有更高的稳定性与耐久性，对于离岸桥梁建筑，以及跨度较长较大的桥梁建筑而言，其具有更好的适用性。[2]高强度混凝土主要用于主梁、墩部和墩基，这些部位直接关系到桥梁的稳定性，以及使用寿命。施工中所采用的高性能混凝土，一般由硅粉混合水泥构成，其具有易于浇注、捣实而不离析等特点、力学性能较为稳定，即便是在恶劣气候环境下使用，也能够在长期内保持不变。因此在一些重要的桥梁工程中，其被广泛应用。例如上海东海大桥的建设中，所采用的高性能混凝土是由粉煤灰、矿粉等废料构成的，采用这种特殊的掺和材料，是这种混凝土具有更高的强度、耐久性、抗腐蚀性。不仅如此，节约建筑成本近 2000万元。因此，在桥梁工程中采用高强度混凝土，不仅能够增强桥梁的安全性，同时绿色环保，且降低工程成本，可谓是一举两得。

三、高性能混凝土在公路中的应用

高性能混凝土优越的物理性能能够承受长期的冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、能够抵御各种恶劣的气候环境对公路建筑的侵袭。在公路建设中使用高性能混凝土不仅能够有效提高路基施工质量，还能够提高混凝土强度，减少水泥用量，降低施工成本，体现了高性能混凝土的耐久优势。[3]高性能混凝土配制方法简便，易于在各种条件下施工中使用，对于公路建设而言其具有十分重要的实用价值。在施工的过程中，应该对原材料进行优化选择，在配比的过程中加入高效减水剂，同时添加一些经过处理的工业废料，例如硅灰、粉煤灰、矿渣等，这些材料成本

低廉，却能够有效地增加混凝土的高流态、低离析。其耐久性远高于普通混凝土。在公路建设中使用高性能混凝土应该从公路建设的实际出发，由于不同的气候与地质条件，公路建设对混凝土的性能要求必然存在着一定的差异，因此混凝土在配比的过程中，应该根据实际的工程情况，不断改善施工工艺，采用高流态的混凝土施工，能够增强公路的耐久性，并且丰富高性能混凝土在公路建设中的应用。

四、高强混凝土应用中应该注意的问题

（1）高性能混凝土是一种低水胶比的混凝土、其中添加了各种高矿物料、以及外加剂等，搅拌时，其比普通混凝土的粘稠度更高，因此应该选择适合的搅拌设备进行搅拌。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机是一种适用于高性能混凝土的搅拌设备，能够在短时间内完成搅拌任务，采用其他搅拌设备时，应该先经过测试，如果搅拌均匀性符合施工要求，方可使用。总而言之，高性能混凝土在施工技术上与普通混凝土存在着较大差异。选择适宜的施工工艺，才能够达到其质量要求。

（2）高性能混凝土在制备的过程中，应该注意原材料的剂量，确保出机口拌合物的稳定。在制备的过程中，应该注意砂石含水量，高性能混凝土的含水量较低，因此搅拌设备上必须具备能够测定含水量的控制设备，在操作的过程中，工作人员应该时刻关注正在搅拌的混凝土，如果其粘稠度在搅拌时，如发生波动，应该及时调整。高性能混泥土的水胶比较低，因此粘度较大，在运输的过程中，浇注、以及振捣工艺等方面必须严格控制。从实际的施工情况来看，部分施工人员为了方便施工，在混凝土中掺水，导致混凝土的强度，以及耐久性都明显下降。

（3）高性能混凝土的水灰比小，一般不会发生泌水现象，容易发生因自身收缩而导致的开裂，在完成浇筑后，应该采取湿养护措施，以防止塑性收缩导致开裂。由于其大量采用胶凝材料，因此容易发生因材料内外温差所导致的开裂，浇注完工后，应该采取保温措施。在施工过程中，应该注重保持正常的水化反应，水化反应一般在施工后的12小时内实施，保持一定的湿度能够让混凝土进行良好的水化反应，其确保其性能。由于添加的其他矿物料的活性比水泥要小，因此对于硅粉类混凝土，潮湿养护14d才能够满足养护要求。粉煤灰类混凝土潮湿养护2ld才能符合施工要求，否则会导致混凝土表面出现开裂，脱落等情况、降低其耐磨性。因此，对于复掺外加剂的混凝土，其拌合时间要明显多于普通混凝土的拌合时间。外加剂的用量不能过少，搅合时间不能过短，否则掺料不均，无法起到预期的作用，反而会导致混凝土质量下降。

总结

高性能混凝土具有更好的耐久性，因而被广泛地应用于公路和桥梁的建设之中。随着我国经济的深入发展，西部地区以及偏远地区的公路桥梁建设必然会广泛地开展，对于一些气候环境恶劣的地区，高性能混凝土的耐久性，能够有效地提高这些地区的公路使用寿命，同时还能够有效地降低工程成本。因此，深入研究高性能混凝土的实际应用，对于公路桥梁建设具有十分重要的战略意义。在施

工的过程中应该根据工程的实际需求，以及混凝土自身的特点，不断地改进高性能混凝土的施工工艺。混凝土在施工的过程中，应该严格按照施工要求，应以掺复合高效外加剂，经处理的优质矿物掺合料来改善混凝土内部的孔结构、孔分布等，提高混凝土的力学、耐久性、耐磨性等一系列性能。

参考文献

[1] 董飞. 高性能混凝土的发展与应用[J]. 华章, 2010,(35)

[2] 余磊, 卢建财. 浅谈如何提高混凝土耐久性与降低混凝土成本[J]. 华章, 2010,(20)

[3] 陈家辉.高性能混凝土应用现状及其前景.广东土木与建筑,2000(5).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。