0 引言

隨著我國(guó)進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程以及城市化建設(shè)進(jìn)程，當(dāng)前諸多鐵路高速公路以及公路橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施都在新建過(guò)程當(dāng)中或是準(zhǔn)備新建的階段。而在一系列的建筑工程當(dāng)中，混凝土是其中最為重要也是必不可少的一項(xiàng)基本材料。面對(duì)著當(dāng)前要求的不斷提升，混凝土也需要進(jìn)一步增強(qiáng)性能及強(qiáng)度。伴隨著科技及社會(huì)的不斷發(fā)展，在混凝土的生產(chǎn)以及質(zhì)量控制方面也發(fā)生了十分大的改變，尤其是混凝土的性能方面；為了進(jìn)一步更好地適應(yīng)當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)需求，混凝土的性能實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全新的高度并且應(yīng)運(yùn)而生了高強(qiáng)混凝土。高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)及廣泛使用在當(dāng)今工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域當(dāng)中，十分重要也是十分具有標(biāo)志性的，憑借著其諸多的優(yōu)點(diǎn)開(kāi)始在諸多的工程建設(shè)當(dāng)中被廣泛地應(yīng)用。

1 高強(qiáng)混凝土的簡(jiǎn)介

高強(qiáng)混凝土顧名思義就是強(qiáng)度較高的混凝土，其與普通混凝土的強(qiáng)度相比約高4倍到6倍左右，可以使得構(gòu)件截面明顯縮小，因此更適宜在大跨度橋梁及高層建筑當(dāng)中使用。當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)程當(dāng)中明確指出，高強(qiáng)混凝土是使用一系列外加劑與礦物互相摻合，并且通過(guò)常規(guī)的工藝來(lái)進(jìn)行配制的混凝土，而其級(jí)別必須要達(dá)到C60~C80。高強(qiáng)混凝土是當(dāng)今建筑行業(yè)當(dāng)中一種全新型的材料，其優(yōu)點(diǎn)主要為較低的孔隙率，較大的密度，較強(qiáng)的抗變形能力及較高的抗壓強(qiáng)度，在很多的大跨度橋梁以及高層建筑當(dāng)中廣泛使用。全世界內(nèi)不同的國(guó)家對(duì)高強(qiáng)混凝土的極限強(qiáng)度值進(jìn)行了不同的規(guī)定，具體見(jiàn)表1。

表1 不同國(guó)家規(guī)范當(dāng)中的高強(qiáng)混凝土的極限強(qiáng)度值

2 高強(qiáng)混凝土在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的特點(diǎn)

①與普通的混凝土相比，高強(qiáng)混凝土雖然在強(qiáng)度方面明顯提升，但是高強(qiáng)混凝土?xí)资芡饨缦嚓P(guān)影響因素的干擾。因此，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，高強(qiáng)混凝土的建筑強(qiáng)度可能會(huì)比標(biāo)養(yǎng)條件下的試塊強(qiáng)度明顯更低，在進(jìn)行有關(guān)城市道路與交通工程的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，一定要充分地考慮相關(guān)干擾因素。

②與普通的混凝土相比，高強(qiáng)混凝土在耐火性方面也存在著明顯的區(qū)別。環(huán)境溫度較高的條件之下，普通混凝土與高強(qiáng)混凝土在損失強(qiáng)度值的水平方面是能夠基本維持一致的。在溫度為95℃到300℃的環(huán)境之下，高強(qiáng)度混凝土損失強(qiáng)度的比率，約為25%~35%左右，而此時(shí)普通混凝土的強(qiáng)度損失比率會(huì)明顯略低，由此可知高強(qiáng)混凝土雖然強(qiáng)度方面表現(xiàn)優(yōu)異，但是其耐火性并不十分理想。

③在水化熱的階段當(dāng)中，高強(qiáng)混凝土十分容易出現(xiàn)裂縫，因此在針對(duì)城市道路與交通施工的方案設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程當(dāng)中，都需要對(duì)設(shè)計(jì)方案以及施工方案進(jìn)行優(yōu)化及探討，科學(xué)合理地計(jì)算收縮開(kāi)裂，確保施工方法以及構(gòu)造措施都能夠滿足實(shí)際的道路需求。

④高強(qiáng)混凝土的彈性模量以及抗拉強(qiáng)度會(huì)受到配合比及原材料的影響。高強(qiáng)混凝土的等級(jí)相同時(shí)，其砂率、外加劑、水膠比、礦物摻合料、水泥、骨料比率之間是可以完全不同的，同時(shí)其彈性模量也會(huì)存在較大的差異。因此，在對(duì)高強(qiáng)混凝土的彈性模量或抗拉強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)其范圍水平進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)定。較為理想的方法就是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)量得到結(jié)果。

⑤大部分高強(qiáng)混凝土都是在受壓構(gòu)件當(dāng)中使用，十分容易受壓而發(fā)生斷裂，因此在對(duì)鋼筋搭錨固以及構(gòu)件局壓等進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要強(qiáng)化對(duì)箍筋的設(shè)計(jì)。不僅如此，高強(qiáng)混凝土相對(duì)來(lái)說(shuō)脆性比較大，在變形性能方面相對(duì)較小，在搭接鋼筋時(shí)會(huì)可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象；在鋼筋彎曲的邊角點(diǎn)位置，同樣的也可能會(huì)因?yàn)榫植繅毫^(guò)大而出現(xiàn)高強(qiáng)混凝土開(kāi)裂的現(xiàn)象。

⑥在等值橫向力的約束當(dāng)中，相比普通混凝土，高強(qiáng)混凝土的縱向力承載性能要明顯較弱，所以在進(jìn)行城市道路與交通工程的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，一定要設(shè)計(jì)具有復(fù)合螺旋箍筋的局部壓力承載力或柱子，要對(duì)橫向力的約束作用進(jìn)行修改。

⑦高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度升高時(shí)，其抗拉能力、抗剪能力及粘結(jié)力也會(huì)隨之不斷升高，但是高強(qiáng)混凝土的抗壓能力與抗拉能力、抗剪能力、粘接力之間的比值會(huì)不斷縮小，所以在進(jìn)行城市道路與交通工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，一定要對(duì)構(gòu)件的抗剪、抗沖切及抗扭等系列問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)解決。

⑧超強(qiáng)混凝土的脆性較高，假如構(gòu)件受力較大時(shí)，需要采用一定的措施來(lái)使得其延性進(jìn)一步加強(qiáng)。

3 在城市道路及交通工程中高強(qiáng)混凝土的實(shí)踐應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 混合料的配比及攪拌

混合料配比是道路工程施工的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)，因此其會(huì)對(duì)施工質(zhì)量以及施工的工期產(chǎn)生十分重要的影響。在進(jìn)行混合料配比的過(guò)程當(dāng)中，一定要根據(jù)道路工程的施工情況來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性的隨機(jī)調(diào)整，并且還需要確保在投入混合料的過(guò)程當(dāng)中，把控相應(yīng)的溫度及配比。有關(guān)工作人員一定要在進(jìn)行配比之前認(rèn)真核查每一種材料的用量以及種類，同時(shí)還需要再三明確混合料配比時(shí)的相關(guān)要求，從而對(duì)高強(qiáng)混凝土當(dāng)中的材料配比情況進(jìn)行明確及核查，確保其不會(huì)對(duì)工程施工產(chǎn)生影響。

在施工過(guò)程當(dāng)中，混凝土攪拌是其中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，高強(qiáng)混凝土的攪拌質(zhì)量可對(duì)城市道路與交通工程的建設(shè)質(zhì)量及建設(shè)工期產(chǎn)生直接的影響。因此有關(guān)工作人員在進(jìn)行攪拌施工之前，一定要對(duì)相關(guān)材料的配比及用量進(jìn)行嚴(yán)格的核查，并且對(duì)攪拌用料的使用量進(jìn)行準(zhǔn)確的核算，確保能夠獲得最高性能的高強(qiáng)混凝土。在高強(qiáng)混凝土當(dāng)中存在著一系列的配料，比如說(shuō)石灰、水泥、沙以及外加劑等，每一個(gè)不同的配料，其在攪拌過(guò)程當(dāng)中都有一定的配比，如果說(shuō)比例發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，即會(huì)對(duì)高強(qiáng)混凝土的堅(jiān)固性及韌性產(chǎn)生直接性的影響，從而導(dǎo)致其無(wú)法達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 澆筑及振搗

澆筑混凝土是施工過(guò)程當(dāng)中的一個(gè)重要步驟，在進(jìn)行施工的過(guò)程當(dāng)中，一定要對(duì)高強(qiáng)混凝土進(jìn)行充分的振搗，從而確保能夠均勻地澆筑高強(qiáng)混凝土。在進(jìn)行高強(qiáng)混凝土的振搗過(guò)程當(dāng)中，一定要使用頻率較高的振動(dòng)器，振搗一定要密實(shí)，盡可能地避免過(guò)度振搗，但是也不得漏振搗，以高強(qiáng)混凝土表面呈泛漿平坦?fàn)顬檫m宜。每一個(gè)位置的振搗時(shí)間維持在30秒左右，不宜過(guò)長(zhǎng)，假如高強(qiáng)混凝土的粘度較高時(shí)，可將振搗的點(diǎn)適當(dāng)加密。在進(jìn)行澆筑施工之前，一定要確保混凝土被充分地振搗，避免未被振搗的高強(qiáng)混凝土被澆筑施工。不僅如此，還需要對(duì)施工完成之后的止水帶周圍的高強(qiáng)混凝土進(jìn)行密實(shí)的振搗，確保在振搗過(guò)程當(dāng)中止水帶不會(huì)發(fā)生位置偏移，而在對(duì)其他物件進(jìn)行調(diào)運(yùn)或者是拆模的過(guò)程當(dāng)中，嚴(yán)禁損壞止水帶。

3.3 施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

在泵送高強(qiáng)混凝土?xí)r，一定要選用優(yōu)異性能的設(shè)備最大泵送，高強(qiáng)混凝土的壓力，必須要小于最高泵壓的80%。為了預(yù)防高強(qiáng)混凝土因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊懚l(fā)生裂縫，從原材料方面就要進(jìn)行溫度保護(hù)及溫度控制，不僅如此，在施工現(xiàn)場(chǎng)還需要使用木模板來(lái)進(jìn)行保溫，確保高強(qiáng)混凝土的表層溫度與中心內(nèi)部溫度之間的溫度差小于25℃；確保高強(qiáng)混凝土周邊氣溫與表層溫度的溫差小于25℃。

在進(jìn)行施工之前，一定要對(duì)施工當(dāng)天的天氣情況進(jìn)行了解并掌握，盡可能地避免在不良天氣下施工，比如說(shuō)雨天及雪天都是不適合施工的，不僅如此，還需要在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備相應(yīng)的覆蓋物，比如說(shuō)塑料薄膜等，確保在緊急出現(xiàn)惡劣天氣時(shí)，可以對(duì)高強(qiáng)混凝土進(jìn)行有效的保護(hù)，避免其受到雨水的沖刷而影響質(zhì)量。

4 實(shí)例分析

4.1 實(shí)例概述

本次研究所列舉的九龍河交通工程隸屬于貊皮嶺分洪道工程，位于九龍河水道與公路的交叉位置。本次工程的設(shè)計(jì)主體單位是上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院。九龍河交通橋工程的每跨長(zhǎng)為20m，交通橋一共分成三個(gè)不同的跨段，橋面的寬度為8m，橋面高為25.6m，右側(cè)橋臺(tái)與左側(cè)橋臺(tái)均為70m。整個(gè)橋身的跨梁為空心板跨梁，使用預(yù)應(yīng)力后張法，擴(kuò)大基礎(chǔ)，肋板式結(jié)構(gòu)作為橋臺(tái)，承臺(tái)底標(biāo)高為13m，矩形承臺(tái)，矩形立柱橋墩?？招陌蹇缌汗?8根，每一單根梁長(zhǎng)度為20m，重量為32噸，斷面面積為1.24m×1.0m，每根梁的右側(cè)和左側(cè)平行分別埋設(shè)鋼絞線拔管2根，拔管直徑為15cm，鋼絞線的直徑為0.7cm。

本次工程當(dāng)中所使用的混凝土標(biāo)號(hào)有四種：C15、C20、C25、C40。設(shè)計(jì)空心板跨梁砼為C40等級(jí)，與施工的具體需求相結(jié)合，這一個(gè)混凝土能夠緩凝超過(guò)6小時(shí)，且能表現(xiàn)出高流態(tài)、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。但是，如果按照常規(guī)的方法來(lái)配比高強(qiáng)混凝土，無(wú)法確保高強(qiáng)混凝土能夠滿足高流態(tài)、高強(qiáng)度等一系列的需求。因此在設(shè)計(jì)混凝土的配合比時(shí)，與當(dāng)?shù)氐木唧w可使用材料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)外摻加來(lái)對(duì)混凝土進(jìn)行優(yōu)化，使得混凝土的實(shí)際需求得到有效解決，結(jié)果較為理想。

4.2 混凝土試驗(yàn)原材料及結(jié)果

4.2.1 水泥

本次工程當(dāng)中所使用的水泥來(lái)自于江西水泥廠所生產(chǎn)，其物理性能具體可參考表2。

表2 水泥物理性能

4.2.2 細(xì)骨料

本次工程當(dāng)中所使用的細(xì)骨料生產(chǎn)地為信江大西鄉(xiāng)碼頭，經(jīng)多次試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，自然級(jí)配理想，細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為2.64，具體物理性能見(jiàn)表3。

表3 細(xì)骨料物理性能

4.2.3 碎石粗骨料

在開(kāi)始施工之前，調(diào)查了供應(yīng)粗骨料的情況，并進(jìn)行了檢測(cè)，物理性能見(jiàn)表4。

表4 粗骨料物理性能

進(jìn)一步分析表4當(dāng)中的粗骨料物理性能可知，人工碎石粗骨料存在著較大的比重，且強(qiáng)度較高，顆粒的配置也十分均勻，壓碎指標(biāo)則相對(duì)偏小，較為適合用于高強(qiáng)混凝土的配置當(dāng)中。

4.2.4 外摻劑

在對(duì)混凝土進(jìn)行配置的過(guò)程當(dāng)中，需要摻加外加劑，其主要目的是為了使得混凝土的性能得到進(jìn)一步的提升及改善，從而能夠與工程施工的具體需求相滿足。通常來(lái)說(shuō)，如果高強(qiáng)度混凝土的配置和易性較好時(shí)，通常選用堿水劑來(lái)進(jìn)行添加，確?；炷廉?dāng)中的水分可以進(jìn)一步減少，和易性更加理想，同時(shí)還能夠使得混凝土的強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提升。如果對(duì)早強(qiáng)而又緩凝的混凝土進(jìn)行配置時(shí)，可添加早強(qiáng)劑和緩凝劑，既能夠使得混凝土的早期強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升，同時(shí)還能夠明顯延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間。而本次工程當(dāng)中依據(jù)實(shí)際的需求選擇的為早強(qiáng)減水劑。

在確定外摻劑的最優(yōu)使用量時(shí)，通常參考廠家所提出的推薦量，進(jìn)行試驗(yàn)后來(lái)確定。廠家所提供的推薦量為0.75%。而經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著外摻劑含量的不斷增大，混凝土的坍落度也會(huì)明顯隨之變大；當(dāng)外摻劑的摻量達(dá)到一定水平時(shí)，混凝土的坍落度沒(méi)有發(fā)生明顯的改變。

4.3 混凝土配合比

經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)之后，最終確定了混凝土的水灰比為0.45，具體的混凝土配合比見(jiàn)表5。

表5 混凝土配合比

需要注意的是，因?yàn)楦鞣N不同的原材料其存在的非均質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生一定的波動(dòng)，因此在實(shí)際的施工過(guò)程當(dāng)中，需要依據(jù)實(shí)際的情況來(lái)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而確?；炷聊軌驖M足工程的實(shí)際需求。

4.4 效果

工程在施工過(guò)程中配比混凝土?xí)r選擇了就近原則，因此，混凝土的運(yùn)輸時(shí)間相對(duì)較短，未能發(fā)生較為明顯的坍落度損失。混凝土的配合比經(jīng)過(guò)了批準(zhǔn)之后正式投入使用，配比得到的混凝土存在著較為理想的和易性，能夠與施工的實(shí)際需求相符合。混凝土入膜之后渾然一體，沒(méi)有發(fā)生泌水、離析及分層等不良現(xiàn)象。通過(guò)進(jìn)一步的取樣檢測(cè)之后，確保配比得到的混凝土強(qiáng)度為50~53MPa，與設(shè)計(jì)的實(shí)際要求完全相符合。

在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷優(yōu)化及完善的過(guò)程當(dāng)中，采取了一系列的措施，經(jīng)過(guò)工程實(shí)際檢驗(yàn)，確保高強(qiáng)混凝土為工程的施工帶來(lái)了很多不同方面的經(jīng)濟(jì)效益及技術(shù)效益：第一，確保滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，此次研究所配比的混凝土可以節(jié)約近80kg/m的水泥，同時(shí)還能夠減水約20%。第二，配比得到的混凝土，明顯增加了終凝之后的前期強(qiáng)度，從而使得施工模板的周轉(zhuǎn)速度明顯加快，利于施工進(jìn)度的進(jìn)一步加快。第三，作業(yè)條件完全相同的基礎(chǔ)上，此次研究所配比的混凝土在后期強(qiáng)度方面明顯提升，使得施工的強(qiáng)度質(zhì)量得到了有效保障。第四，配比的混凝土明顯改善了其和易性，為施工操作也提供了更多的便利。第五，配比得到的混凝土存在著十分良好的緩凝作用，凝聚性及保水性，可以充分保障整個(gè)施工的工程質(zhì)量。

綜上所述，高強(qiáng)混凝土在城市道路以及交通施工當(dāng)中的重要作用，開(kāi)始越發(fā)的凸顯，而伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展及技術(shù)的不斷進(jìn)步，有關(guān)施工人員一定要與時(shí)俱進(jìn)進(jìn)一步的強(qiáng)化自身素養(yǎng)及自身能力，并且學(xué)習(xí)各種先進(jìn)理念及先進(jìn)知識(shí)，確保能夠使得城市道路與交通施工的質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，確保能夠更高效、更高質(zhì)地使用高強(qiáng)混凝土，使得高強(qiáng)混凝土能夠在道路工程及城市道路的施工過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用及價(jià)值。