關(guān) 耀

（山西路橋建設(shè)集團有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000）

1 高性能混凝土的概念及特點

高性能砼是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標，針對不同用途要求，對耐久性、工作性、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性等性能重點予以保證。

高性能砼具有高強度、高塑性、高耐久性、高彈性模量、低滲透性，且具有自密實、高流動性能等特點的混凝土。

高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料和高效外加劑?；钚缘V物摻合料可調(diào)整混合料中水泥顆粒的級配，起到增密、增塑、減水效果，改善骨料界面效應，提高混凝土綜合性能；微硅粉在混凝土中的應用，受到了技術(shù)進步和社會經(jīng)濟因素的有力促進；高效減水劑是高性能混凝土的特征組分。

2 高性能混凝土的配制

實踐表明，采用水泥、硅粉和粉煤灰及減水劑配制出滿足各方面要求的高性能混凝土，將混凝土施工的靈活、快速和經(jīng)濟的優(yōu)點提高到一個新的水平。

2.1 硅粉

硅粉能高度分散于混凝土中，填充在水泥顆粒之間而提高密實度，同時微硅粉具有很高的活性，能更快、更全面地與水泥水化產(chǎn)生的氧氫化合物反應。微硅粉水化形成的富硅凝膠強度高于Ca（OH）2晶體，與水泥水化凝膠C－S－H共同工作。微硅粉是一種超細粉末物質(zhì)，用于混凝土中能填充顆?？障叮岣唧w積密度和降低孔隙率。同時微硅粉在混凝土中具有火山灰反應，其之所以提高混凝土的強度，關(guān)鍵在于提高了水泥漿體與骨料之間的黏結(jié)強度，能降低泌水，防止水分在骨料下表面聚集，從而提高界面過渡區(qū)的密實度和減小界面過渡區(qū)的厚度。微硅粉的粒徑比水泥顆粒要小100倍，填充于水泥顆粒的空隙之間，其效果如同水泥顆料填充在骨料之間一樣，增加混凝土的密實度。硅微粉是一種物理性質(zhì)、化學性質(zhì)均十分穩(wěn)定的中性無機填料，不含結(jié)晶水、不參與固化反應、不影響反應機理；硅微粉粒度大小分布合理、致密性強、硬度大、耐磨性能好，可大幅度提高固化物的抗拉、抗壓、抗沖擊強度和耐磨性能，能改變膠黏性和增加阻燃性能，能降低固化反應的放熱峰溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和固化物的收縮率，從而消除內(nèi)應力，防止開裂。由于硅微粉的粒度細分布合理，能有效地減少和消除沉淀分層現(xiàn)象。

2.2 水泥

根據(jù)水泥強度與砼強度匹配原則，水泥強度應為配制砼強度的0.9~1.5倍，C50砼可采用42.5級或52.5級水泥配制。

2.3 細集料

一般情況下，含泥會加大混凝土的用水量，增大干縮，降低強度和耐久性，細度模數(shù)Mx＜2.6時，配制混凝土的需水量會增加。擬采用GB/T14684—2001標準中Ⅰ級標準（Q泥＜3.0%，Q云母＜2.0%，Q輕＜1.0%，Q4.75＜5%，空隙率＜47%，Mx2.6~2.9Ⅱ區(qū)中砂），采用的水洗河砂試驗技術(shù)指標為Mx=2.82，Q泥=1.9%，Q云母=1.5%。

2.4 粗集料

在顆粒形狀相同的條件下，顆粒強度與其粒徑成反比，加工粒徑越小，骨料的內(nèi)部缺陷越少，在砼中的受力越均勻。顆粒強度越高，粒形接近立方體，受力狀況越好，用其生產(chǎn)的砼強度逐漸趨近或超過粗骨料強度，石料強度宜大于砼強度等級的1.5倍。擬試驗采用石灰?guī)r骨料，巖石強度82.0 MPa，壓碎指示值≤12.0%，Q泥≤0.5%，Q針片＜5%（GB/T14685—2001Ⅰ級標準）。

2.5 外加劑

因水泥適應性良好，高效粉狀減水劑堿水率β≥18%。擬采用：①黃騰UNF-Ⅱ高效減水劑，水泥凈漿摻0.7%時流動度250 mm；②科寧ADD-NS高效減水劑。

2.6 外摻料

高強混凝土設(shè)計水灰比一般較小（≤0.4），在水泥混凝土中水泥是不能完全水化的，未水化水泥在砼結(jié)構(gòu)中相當于只起填充作用，所以在配制強度較高的高性能砼中，一般摻適量超細粉末狀礦物活性材料，如硅粉、優(yōu)質(zhì)粉煤灰來置換部分水泥。

3 高性能混凝土的配合比設(shè)計

（應用于預應力混凝土箱梁，基本依據(jù)JTJ055—2000）

（1）配制強度：fcuo=fcu.k+1.645·σ=59.9 MPa。

（2）參數(shù)選擇：入模塌落度 T=90～110 mm，Mwo=220 kg/m3。外加劑減水率β=20%，Mw=Mwo（1-β）=176 kg/m3；水灰比：52.5級水泥、富余系數(shù)取 γ=1.03，fce=54.0，w/c=0.4、mc=440 kg/m3；42.5 級水泥、富余系數(shù)取 γ=1.13，fce=48.0，w/c=0.36，mc=489 kg/m3；砂率 SP：以普通砼查表選擇為基礎(chǔ)，提高10%~20%，SP=32（1+10%~20%）=35~38%；容重CP取2 500 kg/m3

（3） 基準配合比參數(shù)：52.5 級水泥：Mwo176 kg/m3，W/C=0.40，Mco=440 kg/m3，SP=35%，Mcp=2 500 kg/m3，msi取 4%、6%、8%，mF取8%、10%、12%。

4 高性能混凝土應用到預應力箱梁中的施工工藝

鋼模板拼裝前用刨光機進行打磨處理，保證模板表面光滑、平整、直順，拼接處無臺階，側(cè)模接縫處、側(cè)模和底模接縫處采用海綿條嵌塞，以免漏漿。箱梁內(nèi)模采用組合鋼模，外包一層塑料布，以利脫模。

箱梁的臺座表面平整，跨中設(shè)置向下1 cm的預拱度，兩端頭1.5 m長范圍內(nèi)，原地面以下澆注60 cm厚的C20混凝土，用4層磚漿砌，3 cm厚砂漿抹面。臺座每隔1 m預留一道孔，作為對拉螺栓的通道。臺座長度20.6 m，寬度0.89 m。

預制20 m箱梁采用流動性高、密實度好的高性能砼混凝土，砼拌制采用二次投料法的攪拌工藝。采用JS1000型強制式攪拌機拌和，施工中嚴格控制各種材料計量和拌和時間、外摻劑的比例。每盤混凝土所用水泥100 kg，水泥、各種外加劑通過標定的臺稱稱量，硅粉摻量為水泥劑量的6%，粉煤灰摻量為水泥劑量的10%，減水劑摻量為水泥劑量的1%。水泥、外加劑安排專人負責上料?；旌狭习韬蜁r間：干料干拌不少于45 s，加水后拌和45 s，再加減水劑拌和60 s，累計拌和時間2.5 min，由8 m3混凝土罐車運輸混凝土。

箱梁混凝土采用水平一次澆筑完成。混凝土由人工配合吊車吊料斗入模。振搗方式為插入式振搗器和附著式振動器配合進行，附著式振動器間距為2.5 m，其功率為1.1 kW，振頻2 850次/min，開振時間5 s。插入式振搗棒振搗要快插慢拔，將混凝土與鋼模表面的空氣充分排出，以無氣泡溢出、表面出漿為宜。在波紋管上方不得直接振搗，以避免其變位和破損，造成漏漿使張拉困難。負彎矩齒板處和錨墊板位置使用30型振搗棒振搗。施工中機具設(shè)備有備用件，主要（如發(fā)電機、振搗器等）以應對突發(fā)事件的發(fā)生。頂板砼澆筑完成一段，用木槎進行收面、拉毛一段。

（1）拆模：拆除內(nèi)模以砼達到終凝時間為宜，側(cè)模和端模在澆筑完混凝土24 h以后拆模。

（2）模板拆除后即可進行灑水養(yǎng)護?；炷琉B(yǎng)護派專人進行，頂板采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護，腹板處粘貼一層塑料薄膜覆蓋，每隔一段時間灑水一次，保證腹板表面始終保持濕潤。當箱梁混凝土強度達到90%以上時，方可張拉正彎矩區(qū)預應力鋼束，壓注水泥漿并及時清理箱梁底板通氣孔。

5 結(jié)束語

近幾年來，國內(nèi)運用高性能混凝土成功解決了預應力混凝土箱梁強度問題而帶來的路橋行業(yè)難題。高性能混凝土能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求，運用到預應力混凝土梁橋中能最大限度地延長箱梁結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價，可大力推廣。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041—2000），人民交通出版社，2000年.

[2]《公路工程試驗規(guī)程匯編》，人民交通出版社，2003年.

[3]《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（TJTE30—2005），人民交通出版社.

[4]《高性能混凝土》，化學工業(yè)出版社，2006年9月1日.