淺談公路橋梁施工中高性能混凝土的應(yīng)用
2012-03-16 來(lái)源：中國(guó)百科網(wǎng)
高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向,高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土,必須采用嚴(yán)格的施工工藝,采用優(yōu)質(zhì)材料配制,便于澆筑、振搗時(shí)不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期強(qiáng)度高、具有長(zhǎng)期的力學(xué)性能,抗?jié)B性,密實(shí)性,水化熱,韌性,體積穩(wěn)定性等性能的耐久的混凝土,特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。由于高性能混凝土具有綜合的優(yōu)異技術(shù)特性,引起了國(guó)內(nèi)外材料界與工程界的廣泛重視與關(guān)注。十多年來(lái),世界上許多國(guó)家相繼投入了大量的人力、財(cái)力、物力進(jìn)行該項(xiàng)研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用,使高性能混凝土技術(shù)取得了很大的進(jìn)展,在原料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、物理力學(xué)性能、耐久性、工作性、結(jié)構(gòu)性能以至應(yīng)用技術(shù)等方面都取得了既有理論基礎(chǔ)又有實(shí)用價(jià)值的科技成果。
高性能混凝土為一種能滿(mǎn)足特殊性能和特殊用途的混凝土,僅采用常規(guī)材料、普通拌和、澆筑和養(yǎng)護(hù)等措施達(dá)不到高性能混凝土的要求,而是必須通過(guò)提高澆筑、搗實(shí)的方法來(lái)提高混凝土的長(zhǎng)期力學(xué)性能、初期強(qiáng)度、剛度和體積穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)其在惡劣環(huán)境下的使用壽命。
高性能混凝土往往被人們將其與高強(qiáng)度混凝土聯(lián)系起來(lái),其實(shí)高性能混凝土不僅僅是高強(qiáng)度,而且具有相當(dāng)高的剛度、彈性模量和耐久性,普遍混凝土不能長(zhǎng)久作用,如許多混凝土道路在不該開(kāi)裂的地方開(kāi)裂或者由于冰凍和融化麗剝落;許多橋面遭受?chē)?yán)重破壞;許多混凝土橋梁在地震中倒塌。因此,只有采用高性能混凝土才有可能避免這些不該發(fā)生的事故。
1、研究高性能混凝土在路橋中應(yīng)用的意義
隨著對(duì)交通運(yùn)輸要求的日益提高,發(fā)展“長(zhǎng)壽命低維護(hù)路面”,采用高性能路面混凝土,提高混凝土的抗折強(qiáng)度與耐久性是當(dāng)前路面混凝的發(fā)展趨勢(shì)。
1.1國(guó)際化目標(biāo)要求。1997年召開(kāi)的第十六屆國(guó)際混凝土路面會(huì)議,提出路面設(shè)計(jì)不僅要提出平均強(qiáng)度要求,還應(yīng)提出耐久性要求在未來(lái)發(fā)展方向中提出抗拉強(qiáng)度達(dá)17MPa的超高強(qiáng)混凝土,用于鋪筑連續(xù)的混凝土路面。提高混凝土路面表面的致密性、抗?jié)B性都是很重要的,而這是需要通過(guò)高性能混凝土來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
1.2高性能路橋路面混凝土的強(qiáng)度。高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折強(qiáng)度。使用高性能路面混凝土可以顯著提高路面的承載能力,延長(zhǎng)使用壽命或減薄路面的厚度以降低工程造價(jià)。
1.3高性能路橋路面混凝土的耐久性。高性能路面混凝土的主要特征是具有足夠的耐久性,能夠抵抗氣候和環(huán)境的長(zhǎng)期破壞作用,保證在路面的設(shè)計(jì)使用期限內(nèi),混凝土能夠正常工作。
1.4高性能路面混凝土的變形性質(zhì)
1.4.1干縮路面板表面積很大,蒸發(fā)量大,干縮有可能引起路面表面產(chǎn)生收縮裂縫,需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。
1.4.2抗折彈性模量高性能路面混凝土的抗折彈性模量E,經(jīng)實(shí)測(cè),1級(jí)為4.305104Mpa,2級(jí)為4.845104Mpa,3級(jí)為4.605104Mpa。強(qiáng)度3級(jí)的高性能路面混凝土的配合比中,骨料用量較少,粗骨料最大粒徑較小。
2、高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用
高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)物和長(zhǎng)大跨橋梁的建造,包括長(zhǎng)大跨橋梁所用的拌合物。它們主要用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應(yīng)用性,具有易于澆注、搗實(shí)而不離析、高超的、能長(zhǎng)期保持的力學(xué)性能,早期強(qiáng)度高,韌性高和體積穩(wěn)定性好,在惡劣的使用條件下壽命長(zhǎng)、高強(qiáng)度、高流動(dòng)性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用,延長(zhǎng)橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土,而不僅僅是高強(qiáng)度混凝土。耐久性、養(yǎng)護(hù)的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土,設(shè)計(jì)壽命100年,使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇,成為特殊的摻和材料,使海工混凝土既有高強(qiáng)度、耐久性、抗腐蝕等特性,又易于施工,直接節(jié)約材料成本2000萬(wàn)元。不僅效果穩(wěn)定,還能提前感知混凝土的過(guò)度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是:a.跨徑更長(zhǎng);b.主梁間距更大;c.構(gòu)件更薄;d.耐久性增強(qiáng);e.力學(xué)性能加強(qiáng)。
3、混凝土在公路中的應(yīng)用
高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強(qiáng)度,為此它能相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境,高性能混凝土在公路應(yīng)用中,其耐久性?xún)?yōu)點(diǎn)極為突出,一方面它可以提高路基施工質(zhì)量,確保路基不下沉;另一方面需解決公路混凝土強(qiáng)度等級(jí)低,水泥用量少,從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。
高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo),同時(shí)要具有高強(qiáng)、高早強(qiáng)、高施工性（高流動(dòng)、高粘聚性、高可澆注性）等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是:通過(guò)對(duì)原材料進(jìn)行選擇,優(yōu)化混凝土配比,摻入復(fù)合高效外加劑。同時(shí)摻人一些經(jīng)過(guò)處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等,并從混凝土拌和物的流動(dòng)性、施工工藝方面考慮,以獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的高強(qiáng)混凝土。同時(shí)其耐久性要大大好于普通混凝土。
公路高性能混凝土應(yīng)根據(jù)公路混凝土的特點(diǎn),結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn),綜合考慮其各方面的性能要求來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。但如果能從改變公路混凝土的施工工藝出發(fā),不采用滑模攤鋪施工,而采用高流態(tài)（接近自流平）,坍落度達(dá)240~270mm的混凝土來(lái)施工,則該方法進(jìn)一步豐富了公路高性能混凝土的內(nèi)涵,其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是不可估量的。
4、高強(qiáng)混凝土應(yīng)用的施工工藝
4.1采用拌合性能好的攪拌設(shè)備。臥軸式攪拌機(jī)或逆流式攪拌機(jī)能在較短時(shí)問(wèn)內(nèi)將其攪拌均勻,采用其他設(shè)備時(shí)須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證拌合物的均勻性。
4.2制備高性能混凝土?xí)r,各種原材料的計(jì)量應(yīng)盡量準(zhǔn)確。使出機(jī)口拌合物的工作度穩(wěn)定,波動(dòng)小,除對(duì)堆料和稱(chēng)量裝置有較高要求外,
一個(gè)重要的控制因素是砂石含水量,即使攪拌設(shè)備上裝有先進(jìn)的含水量測(cè)定及控制設(shè)備,操作人員仍應(yīng)密切注意正在攪拌的混凝土,在其稠度發(fā)生波動(dòng)時(shí),及時(shí)加以調(diào)整。
4.3澆筑時(shí)不僅操作困難,而且也無(wú)法進(jìn)行外加劑的后添加。
4.4由于高性能混凝土的水灰比小,通常泌水少或不泌水。因此,須在澆筑后立即進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù),以防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生,由于其膠凝材料用量較大,為防止內(nèi)外溫度過(guò)大出現(xiàn)溫度裂縫,必須采取保溫措施。
5、結(jié)語(yǔ)
5.1公路和橋梁應(yīng)用高性能混凝土的耐久性問(wèn)題,應(yīng)引起有關(guān)部門(mén)的高度重視,從戰(zhàn)略的高度來(lái)認(rèn)識(shí)這個(gè)問(wèn)題。開(kāi)展公路橋梁高性能混凝土的研究和開(kāi)發(fā)具有重要的意義。
5.2展公路橋梁高性能混凝土的研究,應(yīng)結(jié)合混凝土自身特點(diǎn)和要求進(jìn)行。但是也應(yīng)該考慮到,隨著混凝土技術(shù)的高流態(tài)、免振自密實(shí)高科技方向的發(fā)展,公路橋梁混凝土施工工藝改革勢(shì)在必行。
5.3現(xiàn)公路橋梁高性能混凝土的技術(shù)途徑:應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑。經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來(lái)改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。簡(jiǎn)單地說(shuō),就是高強(qiáng)水泥+復(fù)合高效外加劑+優(yōu)質(zhì)礦物摻合料+優(yōu)質(zhì)骨料。
