张豫川

【摘要】随着社会经济的发展，我国道路桥梁施工建设也处于快速发展之中，施工中材料的种类也逐渐增多，混凝土作为施工的基础材料，近年来出现了新特性的种类，即高性能混凝土。高性能混凝土是一种新兴的混凝土种类，是以现代化混凝土为基础的新型混凝土，其性能相比传统混凝土有较大的提高。混凝土的耐久性是其设计的重要指标，随着我国对施工建设技术要求的提高，也对混凝土的耐久性有了更高的要求。本文阐述了高性能混凝土原材料选择与混凝土设计的方法、原则，然后对高性能混凝土在公路桥梁施工中的应用做出了相关说明。

【关键词】施工建设；高性能混凝土；设计；应用

高性能混凝土是一种比普通混凝土性能大幅度提高的新型混凝土，以耐久性作为其设计的主要指标，针对不同的用途对耐久性、适用性、施工性、强度、体积稳定性和经济性等性能有重点的予以保证。对高性能混凝土进行原材料选择是其应用的基础，一般应采用优质原材料，控制好低水胶比，并且要精确的计算矿物掺和料的用量，合理使用高效外加剂。对高性能混凝土进行配制要控制好三大关键点，利用合适的方法以及配比原则进行设计。

基于高性能混凝土的性能特点，它在现代施工中得到了广泛的应用。高性能混凝土能有效增加桥梁的跨径以及主梁的间距，能保证桥梁良好的耐久性，综合增强了桥梁以及道路建筑的力学性能，有效保障了施工质量，对提高施工建设的经济效益也起着重要的作用。

1、高性能混凝土原材料设计

高性能混凝土的主要原材料有水泥、外加剂、矿物掺和料以及粗、细骨料和水等。在施工前只有合理地选择原材料，才能发挥高性能混凝土的优质性能。

高性能混凝土一般采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。要控制好水泥中C3A的含量，要求C3A不得超过8%，还要求水泥的含碱量不大于0.8%，当骨料具有碱—硅酸反应活性时或C40及以上混凝土用水泥，水泥的碱含量不应超过0.6%。水泥存放时间不能过长，否则也会对高性能混凝土的性能有所影响。矿物掺和料应选用品质稳定的产品。矿物掺和料的品种为粉煤灰、矿渣粉或硅灰。其各项指标应符合相关技术要求。细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂。河砂的细度模数度在2.6-3.0，保证河砂中的含泥量不能高于2%。粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，其最大公称粒径应根据施工需要进行选择。应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%。低水胶比的要求使高性能混凝土一般需要在加入聚羧酸系列的减水剂产品。外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相容性，要求其减水率高于20%，碱含量小于10%，还需严格控制硫酸钠的含量。

2、高性能混凝土配比设计方法原则

影响配合比的因素众多，在选定原材料之后进入行配合比设计的关键环节。只有合理的设计，通过试验进行调整，才能得到适用于施工的高性能混凝土。目前较有影响力的高性能混凝土配合比设计原则如下：

2.1水灰比法则

水灰比法则指的是混凝土与水泥强度成正比，与水灰比成反比。可以利用强度公式进行表达，利用数学算法进行水灰比的确定。为提高砼的耐久性，改善砼的施工性能和抗裂性能，高性能混凝土适量掺入了优质的粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物掺和料。因此应进行水胶比的计算，以确定矿物掺和料的用量。设计中应结合实际情况确定试验方案，一般可以通过流动性、耐久性对比试验进行技术参数的确定。不同矿物掺和料的掺量应根据砼的性能通过试验确定。一般情况下，矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%。当混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，水胶比不宜大于0.45。预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土的粉煤灰的掺量不宜大于30%。

2.2最大密实度法则

在混凝土的材料之间互相填充空隙，达到混凝土密实度最大即密实度法则。根据最大密实度法则可以确定混凝土的配制中的浆集比以及砂率，提高混凝土的耐久性与强度，同时保证其经济效益。

一般而言C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。砂率宜采用37%～44%之间。

2.3最小单位用水量法则

最小单位用水量法则指的是在原材料确定且和易性允许的情况下，混凝土单位用水量尽可能小。

高性能混凝土坍落度的波动范围较小，坍落度还可利用高效减水剂来进行有效的控制，因此普通混凝土的恒用水量法则就不太适用，而利用最小单位用水量法则可以较为准确的确定混凝土的设计参数。在混凝土设计中应控制好混凝土坍落度，合理的选用外加剂对混凝土的配制起着重要的作用，不同外加剂间的复合与掺量应合理地进行设计，保证外加剂与水泥之间的相容性。根据实际确定不同的混凝土外加剂组合，利用相容性对比试验进行混凝土外加剂的选用与配制，相容性对比试验的结果直接影响着高性能混凝土的配制效果。

3、高性能混凝土在施工中的应用及注意事项

随着社会经济与科学技术的发展，我国交通运输行业有了飞速的进步，我国对混凝土耐久性、强度等参数提出了更高的要求。高性能混凝土在施工中的逐渐使用与普及有效地延长了建筑的施工寿命，不仅保证了公路桥梁的质量与安全，还降低了施工的维护成本。由于高性能混凝土自身的特性，在施工中应当更加注意其施工方法的科学合理性。

3.1高性能混凝土在施工中的应用

高性能混凝土在施工中具有优良的耐久性，相比普通混凝土具有较高的强度与体积稳定性，能够长期抵抗侵蚀、冲刷等外界影响与干扰，因此高性能混凝土在道路施工中运用越来越广泛。高性能混凝土能有效保证道路的路基质量，还能减少路基下沉几率，为水泥用量与混凝土强度之间的矛盾提供了解决思路。高性能混凝土不仅具有较高的力学强度，还有良好的流动性与粘聚性，在实际的道路施工中，专业的设计人员可以结合具体情况进行高性能混凝土的调配，以便其发挥出最优的性能。近年来，高性能混凝土在施工中的使用有效地提高了道路施工质量，为道路施工工艺优化提供了方向。相比道路施工，桥梁施工对混凝土的综合性能要求更高，因此在混凝土的选择与设计上更加的慎重。高性能混凝土具有较高的强度与耐久性，保证桥梁在恶劣环境下的使用寿命，在离岸结构物的施工设计中应用比较广泛，对于具有较长跨度的桥梁高性能混凝土发挥着重要的作用，不仅可以延长桥梁的使用寿命，提高经济效益，还能降低桥梁的养护难度和工作量，保证桥梁施工的同时满足了安全性和经济性。目前高性能混凝土在我国桥梁施工中已得到了运用与普及。近年来海工混凝土的应用推动了桥梁施工建设的发展，这种高性能混凝土具有较强的抗腐蚀性能，能有效延长桥梁设计的寿命。其原理就是利用掺和的粉煤灰材料的抗腐蚀性与良好的耐久性能，不仅节省了桥梁施工材料用量，还保证了良好的施工效。比如东海大桥在施工设计中采用的混凝土中掺和有粉煤灰等材料，这些掺和材料耐久性与强度都很高，建成后该大桥的设计寿命长达一百余年，这类的矿物掺和料不仅降低了施工难度，还节约了施工成本，在施工中也比较绿色环保。

3.2高性能混凝土在施工中注意的事项

原材料的好坏直接影响高性能混凝土的性能优劣，必须保证原材料的质量才能保证好的混凝土品质。在施工中为了保证合理的坍落度必须从混凝土的制作环节入手，每次进行混凝土搅拌前都需要对原材料的含水率做认真测量，将得到的数据进行分析计算得出混凝土的配合比。为了保障测量数据的精确性，每次进行含水率测量的次数不能少于2次，准备好施工的前提条件，保证施工的顺利实施。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量，称量最大允许偏差应符合胶凝材料（水泥、矿物掺和料等）±1%；外加剂±1%；骨料±2%；拌和用水±1%。混凝土的总搅拌时间不宜少于两分钟，也不宜超过三分钟，以保证搅拌的均匀度。还要对混凝土的耐久性进行严格保证，因此要严格控制混凝土的搅拌时间，为高性能混凝土的综合性能提供一定的保障。在运输过程中应保证混凝土保持均匀性，运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，并具有要求的工作性能。应尽量减少混凝土的转载次数和运输时间。从搅拌机卸出混凝土到混凝土浇筑完毕的延续时间以不影响混凝土的各项性能为限。混凝土入模前，应采用专用设备测定混凝土各项工作性能；只有拌和物性能符合要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于1.5m；当大于1.5m时，应采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土，保证混凝土不出现分层离析现象。浇筑混凝土时，需要振捣来增加混凝土的密实度。振捣时要注意不能将粗集料分离出来，要将其均匀铺设在混凝土层中并捣实，避免产生蜂窝状的空隙。震动间距不能过大，也不能过度震动，防止破坏其它组件。混凝土浇筑成型达到一定强度后即可拆模。拆模后的混凝土还需要配合科学的养护工作，才能延长使用寿命。在水泥水化期间白天可用草帘、麻袋盖住混凝土表面，每隔两小时就要浇一次水，夜晚，最少浇水两次。后期可适当减少。浇水养护应在混凝土拆模后立即开始。

4、结语

高性能混凝土作为新型的施工材料，在现代施工中得到了广泛的应用。我们应充分了解高性能混凝土的特点，不断将其优化。利用合理的技术进行配合比方法的设计，全面发挥高性能混凝土的使用作用与效果，有效地保证施工质量，保证施工安全，延长公路桥梁的使用时间，促进我国施工工程的发展。

参考文献

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