周龍華

（廣西河池金城江區(qū)公路管理局　廣西　河池　547000）

淺議高性能混凝土在公路橋梁建設中的應用

周龍華

（廣西河池金城江區(qū)公路管理局廣西河池547000）

本文首先對普通混凝土和高性能混凝土的性能特點進行了分析和對比，突出了高性能混凝土的優(yōu)勢。而后闡述了高性能混凝土的施工工藝。隨后著重分析了高性能混凝土在公路和橋梁兩個方面的應用，并提出了提高混凝土耐久性的技術方法。

高性能混凝土；公路橋梁；施工工藝

1　引言

隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，很多高端科技被運用到公路橋梁工程建設中，提高了工程質(zhì)量。其中混凝土的質(zhì)量也有大幅度的提高。普通的混凝土由于耐久性不足，彈力差，強度差，易受外界影響發(fā)生變形，不穩(wěn)定等不足，甚至嚴重影響了工程質(zhì)量。在激烈的建筑市場的競爭下，高性能混凝土應時而出，以其高強度，高彈性以及超強的耐久性等優(yōu)勢被廣泛的應用到一些大型的公路橋梁工程的建設中，并成為混凝土產(chǎn)品中的佼佼者。

2　普通的混凝土在應用中存在的問題

2.1拉伸強度不足

普通的混凝土是由水泥，碎石或者卵石和水等材料以一定的比例經(jīng)過充分的攪拌而成的。但是水泥，碎石和砂礫材料的脆性較大，抗拉力的性能較差，當混凝土受到張拉力或者彎力時，就會出現(xiàn)由于拉應力過小的開裂現(xiàn)象。例如，在立交橋的工程中，橋板通常是彎曲的狀態(tài)，就算是在鋼筋可以承受的拉力范圍內(nèi)，混凝土也會有裂縫的問題。

2.2耐久性較差

隨著建筑技術和生產(chǎn)工藝的急速發(fā)展，普通混凝土的耐久性已經(jīng)不能滿足人們在工程建設方面的要求，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

2.2.1耐腐蝕欠佳

普通混凝土在酸堿環(huán)境等特殊環(huán)境下，其保護層會碳化，甚至使原本被混凝土保護的鋼鐵骨架會被空氣和水腐蝕，從而導致周圍混凝土堿度降低，進而削弱了普通混凝土的耐久性。

2.2.2抗?jié)B性差

抗?jié)B性是指混凝土材料對水的抗?jié)B透性能?；炷猎谶@方面性能還是優(yōu)良的。

2.2.3抗凍性差

抗凍性，是指在冰凍的環(huán)境下反復凍融循環(huán)中混凝土依然能夠保持正常的強度且外觀完整。

工程實踐表明，普通混凝土在0℃以下的時候，會出現(xiàn)膨脹的極速加大從而導致出現(xiàn)變形縫。由此可見，普通的混凝土的抗凍性能是非常差的。

2.3彈性差

彈性是由組成混凝土的各種材料本身的性質(zhì)決定的，雖然它的抗壓強度較高（通常情況下，混凝土抗壓強度在7.5～60MPa）但是它的彈性很差，沒有韌性。所以在公路橋梁負荷較大并且受力不均勻時，它不能講外力分散開，導致公路橋梁的構件超出了受力范圍，從而形成裂縫。

2.4容易發(fā)生變形

變形主要表現(xiàn)在混凝土收縮過程中，由于熱脹冷縮的科學規(guī)律，混凝土商務形態(tài)隨之變化，進而變形。收縮過程中容易出現(xiàn)物體變形的問題，如果變形的時候收到限制，將產(chǎn)生結構內(nèi)部的拉伸應力。當內(nèi)部應力超過了混凝土的拉伸強度，救護踹安裂縫等變形。

在公路橋梁工程施工時，普通混凝土容易發(fā)生水化反應，硬化后混凝土中的水分子蒸發(fā)完全，混凝土成型后的體積比硬化前減小很多，及變形量很大。此時，混凝土表面水分蒸發(fā)的速度遠遠大于內(nèi)部結構，這樣表面收縮時的應力與結構內(nèi)部收縮時的應力不一致。當表面張力大于混凝土抗拉強度時，就不可避免的產(chǎn)生收縮裂縫。

3　高性能混凝土的優(yōu)勢與特點

3.1極強的耐久性

高性能混凝土突出的優(yōu)點之一是極強的耐久性。耐久性是通過抗?jié)B性，抗凍性以及抗腐蝕性三個方面來體現(xiàn)的。高性能混凝土不僅能夠抵抗不良氣候和環(huán)境的長期破壞作用，還能在路面的預期使用年限內(nèi)，正常工作。這都是普通混凝土望塵莫及的。

3.2超高的強度

高性能混凝土的平均抗壓強度為200MPa，而普通混凝土的平均抗壓強度才是他的一半，從這個數(shù)據(jù)上可看出高性能混凝土擁有超高的強度。因此高性能混凝土可以延長公路橋梁的使用壽命，可以提高路面橋梁的承載能力。

3.3很好的自密實性

高性能混凝土在施工攪拌后，由于其有很好的流動性與很高的抗離析性，展現(xiàn)了很好的自密實性，從而方便施工使用，和提高了施工效率。

3.4不易變形，穩(wěn)定性好

高性能混凝土由于彈性模數(shù)高，材料粗級高，水泥漿體低等原因，高性能混凝土具有很低的變形表現(xiàn)和干縮值。在熱脹冷縮的規(guī)律下，高性能混凝土受溫度的影響較低，變形較小，不易出現(xiàn)裂縫等變形問題。

4　高性能混凝土的施工工藝

（1）高性能混凝土所需水分少，水膠比低，而且在拌合時比較粘稠，所以需要高品質(zhì)的攪拌器具。臥軸式攪拌機和逆流式攪拌機均能高效率，高質(zhì)量的完成攪拌工作，當采用其他攪拌機器時，需要進行科學的實驗驗證，以保證其均勻合理。

（2）調(diào)配高性能混凝土：①各種原材料的含量要盡可能的精準；②出機口的攪拌物能穩(wěn)定運行，波動要小。要想達到這兩個必要條件，必須提高稱量設備的質(zhì)量，還要嚴格控制砂石的含水量。就算在高端的技術設備條件下，操作人員也要時刻觀察混凝土攪拌的粘稠度，在粘稠度發(fā)生變化時，要及時作出對應調(diào)整。

(1)優(yōu)化和完善傳統(tǒng)學分制管理模式。對于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)，應當培養(yǎng)學生的自主能動性和主動的學習能力。在保證學生所學專業(yè)滿足培養(yǎng)要求的前提下，支持學生跨學科選課：第一，在導師的指導下或根據(jù)自身興趣在全校學科范圍內(nèi)選擇感興趣的通識類課程；第二，為了打造一個堅實基礎，可在多專業(yè)下選擇利于自身的課程進行研修；第三，可在全面了解自身所學專業(yè)的基礎上，在滿足培養(yǎng)要求的前提下對比較有興趣的專業(yè)課程進行選擇和學習；第四，學校鼓勵教師一人開多門課、一門課多人開，學生可以根據(jù)不同教師教學風格，具體的課程安排，靈活地選擇適合的課程進行學習。通過對傳統(tǒng)學分制的完善和優(yōu)化，充分對現(xiàn)有的教學資資源進行改革深化。

（3）要科學的運輸與澆筑高性能混凝土，運輸可以用罐車。其他運輸澆筑設備比如手推車，就存在操作不便利，運輸困難，不能再額外添加其他外加劑的問題。

（4）高性能混凝土不具有很大的水灰比例，通常泌水少或不泌水，所以在澆筑后要馬上進行濕養(yǎng)護從而來防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生。還應注意，高性能混凝土膠凝材料用量過大，必須采取保溫措施，來預防溫度裂縫的出現(xiàn)。

5　高性能混凝土在公路橋梁建設中的應用

5.1在橋梁中的運用

高性能混凝土廣泛應用在很多離岸建筑物和橋梁工程中，其中包括長大跨橋梁的拌合物。高性能混凝土具有普通混凝土沒有的優(yōu)勢特征，比如使用壽命長，高強度，高彈性，變形穩(wěn)定性很好，易于澆筑，在搗實過程中不容易離析。還有具有超高的流動性，膠結性等優(yōu)勢。在橋梁建設中，能夠持久的發(fā)揮作用。目前，人們不僅僅關注混凝土的強度，更重要的是混凝土的耐久性和施工后養(yǎng)護的難易等性能。應用這方面較為成功的例子，便是使用壽命為100年的上海東海大橋。在使用的高性能混凝土里加入了礦粉，粉煤灰等重要材料，使混凝土具備了高強度，高彈力，極佳的耐久性而且提高了混凝土的抗腐蝕性能，便于加工，降低了施工難度，并且節(jié)省了2000萬元的建筑材料成本。

5.2在公路中的應用

高性能混凝土的耐久性的優(yōu)點極為突出，也因此成為混凝土中的佼佼者。高性能混凝土提高了公路混凝土的等級，協(xié)調(diào)了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。而且它極大地提高了公路基礎的質(zhì)量，保證路基不發(fā)生下沉變形的問題，更好的維持公路原樣。高性能混凝土在耐久性，施工性，穩(wěn)定性和力學強度等方面都有明顯的優(yōu)勢。所以在公路建設中特別是冰凍，沖刷和深水侵蝕等惡劣的環(huán)境下，高性能混凝土將會表現(xiàn)很強的耐久性。

6　提高混凝土耐久性的技術方法

6.1適當提高混凝土保護層的厚度

這是提高工程鋼筋混凝土使用壽命最簡單，最直接，最經(jīng)濟有效的方法。但是混凝土保護層的厚度要適中，不能不受限制的隨意增加厚度，物極必反，當保護層過于厚時，混凝土材料本身的翠星收縮性戶導致混凝土保護層出現(xiàn)裂縫，反而降低了對剛進的保護作用。

6.2給混凝土添加保護涂層

一般的混凝土保護涂層具有杜絕腐蝕性介質(zhì)與混凝土接觸的特性，來達到延長鋼筋混凝土的使用壽命的。但是大部分保護涂層在環(huán)境的作用下就會老化，逐漸失去其功能，一般可用5～10年，只能作為輔助措施

6.3化學原理，陰極保護

通過引入一個外加陽極或者直流電流來抑制鋼筋電化學腐蝕的反應過程，從而延長混凝土的使用壽命。由于陰極保護系統(tǒng)的制造，安裝都需要高額的費用且穩(wěn)定性不高。目前很少還很少使用。

6.4使用阻銹劑

阻銹劑是通過提高氯離子使鋼筋腐蝕的臨界濃度來穩(wěn)定鋼結構表面的氧化物薄膜，來達到延長鋼筋混凝土的使用壽命，但是使用的劑量過多，增加了工程的成本，所以作為輔助措施來使用。

6.5鋼筋表面采用致密材料涂覆

此方法雖可提高混凝土的耐久性，但是弊大于利。在鋼筋上涂層后鋼筋混凝土結構的整體力學性能有所降低，加大了施工的難度，工程成本明顯增加。

7　結束語

公路橋梁作為重要的基礎設施，它關系到交通的順暢和安全。所以高性能混凝土的質(zhì)量與性能應該引起有關部門的高度重視，并且成為工程建設中重點監(jiān)控的對象。要加強對混凝土各項工作的管理，從調(diào)配方式帶使用管理再到最后的持久維護，都需要通過科學的技術路徑。混凝土技術的發(fā)展方向是朝著高流態(tài)和高自密實性方向進行，相關技術研究機構也應該對公路橋梁混凝土進行更進一步的研究。

[1]姚燕，等.高性能混凝土[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006，7.

[2]張鵬，陳廣明.性能混凝土在公路橋梁建設中的應用[J].江西建材，2011（1）：144～155.

[3]搜狗百科.高性能混凝土搜狗百科.高性能混凝土[EB/OL].http：//baike. sogou.com/v599759.htm.

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1673-0038（2015）02-0145-02

2014-11-30

周龍華（1977-），男，工程師，大專，主要從事公路橋梁工作。