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在橋梁設(shè)計(jì)中高性能混凝土在近年混凝土發(fā)展上應(yīng)用比較廣泛，也是今后未來發(fā)展的主要方向。高性能混凝土之所以發(fā)展的如此迅速與其本身所特有的特性密不可分既勻質(zhì)。這一高性能混凝土必須要選用優(yōu)質(zhì)的原材料配制，加之嚴(yán)格的施工工藝才才能配制而成，高性能混凝土具有澆搗不離析力學(xué)性能穩(wěn)定的特性。正因?yàn)楦咝阅芑炷了鶕碛械纳鲜鎏匦?，所以自被采用以來就快速的取代了傳統(tǒng)施工中所使用的強(qiáng)度高、強(qiáng)韌性、體積穩(wěn)定性等性能的耐久混凝土。高性能混凝土的優(yōu)異表現(xiàn)廣泛的受到了來自國內(nèi)外眾多材料商與工程界的追捧。經(jīng)過10 多年的發(fā)展，如今世界上許多國家也陸續(xù)對(duì)高性能混凝土進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，使得高性能混凝土的本身得到了長足的進(jìn)步與發(fā)展。

1 高性能混凝土的定義

總所周知，傳統(tǒng)意義上的混凝土通常是指以水泥為主要凝膠材料，伴有砂、石子、水，必要時(shí)摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人造石材。高性能混凝土這一說法最早是在上世紀(jì)90 年代出現(xiàn)的，英文名稱High Performnace Concerte 簡稱H P C。其在原有傳統(tǒng)混凝土的基礎(chǔ)上加入了化學(xué)外添加劑和優(yōu)質(zhì)礦物摻合料。但是人們對(duì)其具體的定義卻一直未能給出一個(gè)準(zhǔn)確的答案。上世紀(jì)90 年代在Singapore 召開了第一屆全球高性能混凝土國際研討會(huì)，在此次會(huì)議上眾多行業(yè)權(quán)威都一致認(rèn)為高性能混凝土本身要有高質(zhì)量和長耐久度的特點(diǎn)、特性。但是就針對(duì)上述這兩個(gè)特點(diǎn)、特性的具體的量化指標(biāo)在此次國際研討會(huì)議上并未給出準(zhǔn)確的答案。但是我們從現(xiàn)在國際研究者的研究方向以及相關(guān)研究成果和發(fā)表的文章方面可以看出對(duì)高性能混凝土的具體要求?，F(xiàn)階段HPC的發(fā)展是在原有傳統(tǒng)混凝土的條件下，利用新技術(shù)、選用優(yōu)質(zhì)原材料，除原有材料外還要加入活性細(xì)摻料和高效外添加劑而形成的一種新型高性能混凝土。其具體的量化指標(biāo)也會(huì)隨之產(chǎn)生。在實(shí)際的生產(chǎn)施工中，往往會(huì)根據(jù)不同的施工要求，會(huì)對(duì)高性能混凝土的某些方面進(jìn)行有側(cè)重的突出，比如耐久性、實(shí)用性、強(qiáng)度性、施工性、穩(wěn)定性、體積和成本控制方面。

2 研究高性能混凝土在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用的意義

隨著改革開放的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)也有著越來越高的要求，未來路面混凝土發(fā)展的方向必然是耐久度、高強(qiáng)度、少維護(hù)。不斷提高路面表面的致密性、抗?jié)B透性對(duì)此都是很重要的影響因素，而上述這一切目標(biāo)都需要通過高性能混凝土來實(shí)現(xiàn)。

2.1 高性能路面混凝土的強(qiáng)度

高性能路面的一個(gè)重要特性便是路面的抗承載能力，延長路面使用年限或者降低鋪設(shè)厚度以控制建造成本。具有這樣能力的唯有高性能混凝土可以達(dá)到上述要求，而且在應(yīng)用于路面情況下，其具有高抗折強(qiáng)度。

2.2 高性能路面混凝土的耐久性

另一方面鋪設(shè)路面時(shí)對(duì)高性能混凝土耐久度有很高的要求，而且要求其可以在極端天氣氣候和極端環(huán)境下能夠經(jīng)受住長久的破壞，進(jìn)而保證路面在設(shè)計(jì)時(shí)所要求的在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)高性能混凝土可以正常工作。

2.3 高性能路面混凝土的抗變形性質(zhì)

干縮的路面很容易引起路面表面的收縮開裂，由于其表面積大，所以導(dǎo)致蒸發(fā)量也很大，因此造成養(yǎng)護(hù)成本很高，而高性能路面混凝土抗變形能力強(qiáng)。

3 高性能混凝土的特性與普通混凝土相比

3.1 使用礦物摻合料

高性能混凝土與普通混凝土相比，一般都會(huì)摻有礦物摻合料。常用的礦物摻合料有、硅粉、礦渣、粉煤灰。其中尤以硅粉可以提高混凝土的耐久性和強(qiáng)度效果最為明顯，這一結(jié)果是通過國內(nèi)外眾多試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用而得出的結(jié)論。從硅粉的理化性質(zhì)來看，硅粉顆粒直徑很小是水泥的百分之一，且無定性、活性高，這樣的結(jié)構(gòu)就具備了其可以填充在水泥顆粒之中。與此同時(shí)，硅粉還可以很大程度的提升混凝土的強(qiáng)度以及降低其滲透性，還可以與水泥水化時(shí)所產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應(yīng)，即把氫氧化鈣轉(zhuǎn)化為凝膠。從硅粉可以提升耐久度的角度來看，摻混了硅粉的高性能混凝土可以使用在環(huán)境惡略的地方或者要求混凝土的強(qiáng)度等級(jí)在C80 以上級(jí)別。礦渣摻混后可以極大的提升混凝土本身的強(qiáng)度，具有增強(qiáng)的效果。而粉煤灰摻混后可以起到物理減水的功效。礦渣和粉煤灰摻合料也會(huì)發(fā)生火山灰反應(yīng)，可以部分降低混凝土本身的滲透性。但是有一點(diǎn)需要指出，那就是如果只摻混了這兩種摻合料則會(huì)降低早期的混凝土強(qiáng)度。如果三種摻混料同時(shí)進(jìn)行按比例的摻混話則可以生產(chǎn)出既具有高強(qiáng)度又同時(shí)很耐久的高性能混凝土。由于上述特性三種摻合料而制成的高性能混凝土是在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛。

3.2 低水膠比

若要制成上述的高性能混凝土，還要滿足一個(gè)前提條件，即水膠比。因?yàn)橹挥兴z比足夠低高性能的混凝土的滲透性以及孔隙率才可能盡可能的低。就目前現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來看，水膠比只有高于0.45 的才有可能在惡略的自然環(huán)境下有耐久性的可能性，實(shí)際的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)一般都執(zhí)行水膠比在0.25 -0.45 之間。

3.3 最大骨料粒徑小

造成高性能混凝土最大骨料粒徑最佳大小為10 -20 毫米之間，原因有2 點(diǎn)。第一點(diǎn)是骨料粒徑保持在此范圍可以使得骨料與水泥漿的界面應(yīng)力差變小，應(yīng)力差的大小直接與裂縫產(chǎn)生有著直接的關(guān)系。第二點(diǎn)是由于巖石在被破碎的同時(shí)，也消除了內(nèi)部的裂隙，因此相對(duì)較小的骨料顆粒的強(qiáng)度就要優(yōu)于骨料顆粒大的。

3.4 高效減水劑與水泥的相容性好

若要使得低水膠比和摻有硅粉的混凝土能夠具有高效的性能，那么就會(huì)必然的要求減水劑與水泥之間的相容度要高，而且減水劑也必須是要高效能的減水劑。

4 高性能混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

4.1 干濕變形裂縫

當(dāng)高效能混凝土中凝膠粒子表面的毛細(xì)管水及吸附水發(fā)生減少時(shí)，就會(huì)造成高性能混凝土的干濕度變化，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生附加的應(yīng)力，當(dāng)這一附加應(yīng)力超出高性能混凝土本身所能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生由干濕變化所引起的變形裂縫。

4.2 塑性裂縫

行業(yè)內(nèi)常稱之為龜裂，造成龜裂的原因主要是高性能混凝土的溫度與環(huán)境溫度之間存在很大的差異，或者是高性能混凝土長時(shí)間處于高溫狀態(tài)，同時(shí)環(huán)境氣候非常干燥時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況。

4.3 溫度裂縫

混凝土施工中，澆筑搗實(shí)后的混凝土，在早期凝結(jié)硬化階段，受到急劇升溫或急劇降溫，混凝土產(chǎn)生溫差變化?，F(xiàn)在施工的高強(qiáng)度混凝土沒有采取測(cè)溫手段來掌握混凝土的中心溫度與環(huán)境溫度與混凝土表面溫度的溫差變化大小，而只是依靠混凝土強(qiáng)度來控制拆模時(shí)間，這樣很容易造成混凝土的溫差裂縫，影響混凝土的耐久性能。

4.4 施工不當(dāng)造成的裂縫

各種在施工過程不規(guī)范的操作、不規(guī)范的養(yǎng)護(hù)過程、不規(guī)范的澆筑操作等等均有可能引起高性能混凝土的裂縫。

4.5 沉陷裂縫

在橋梁臺(tái)座設(shè)計(jì)時(shí)，地基承載力設(shè)計(jì)有偏差，造成地基在荷載的作用下承載力下降，或者橋梁臺(tái)座長時(shí)間受到水的浸泡也會(huì)使地基承載力下降，橋梁臺(tái)座中間地基沉陷，裂縫發(fā)生在梁體的中部，兩端沉陷裂縫會(huì)在距梁端的1/3 -1/4 范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

在橋梁設(shè)計(jì)中若想實(shí)現(xiàn)高性能混凝土結(jié)構(gòu)可以使用百年以上，設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，施工質(zhì)量更是重中之重。其中所牽涉到的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)步驟包括從原材料、摻合料的配比等等都需要在設(shè)計(jì)之時(shí)就要考慮周全。否則任何一個(gè)原因都有可能導(dǎo)致建成后的使用年限會(huì)大大縮水難以達(dá)到設(shè)計(jì)之初的要求。據(jù)此，我在橋梁設(shè)計(jì)中要充分全面的考慮。

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