高性能混凝土技术在道路桥梁工程施工中的实践研究

黄德宙

摘要：高性能混凝土具有混凝土强度大、水热化作用低、密实度高等优点，广泛应用于道路桥梁的施工用料中。文章介绍了高性能混凝土的特点及其优势，并针对高性能混凝土技术在道路桥梁施工过程中的应用情况，分析了高性能混凝土技术应用要点，为高性能混凝土技术的施工应用提供经验借鉴。

关键词：高性能混凝土技术;道路桥梁;施工应用

0 引言

随着我国经济、技术的不断发展进步，道路桥梁施工理念以及技术也得到了极大的进步，特别是施工用料的发展方面。道路桥梁施工中所需的基础材料是混凝土，道路桥梁的施工质量和效果直接受混凝土材料的质量好坏影响。在进行道路桥梁施工过程中，混凝土受温度、外部荷载力等方面的影响而出现形变裂缝问题，从而对道路桥梁的整个结构带来安全隐患[1]，使用寿命受到影响。而高性能混凝土具有混凝土强度大、水热化作用低、密实度高等诸多优点，广泛应用于道路桥梁的施工用料中。

1 高性能混凝土的基本情况

1.1 高性能混凝土的内涵

高性能混凝土的英语缩写为HPC，是一种新型的具有高新技术含量的混凝土。高性能混凝土的制作是以普通混凝土为基础，通过发挥现代科学技术对混凝土材料的配比进行优化，将适量的添加剂、活性细砂掺和其中，从而保证高性能混凝土具有较高的体积稳定性、强抗渗透性、高强度以及稳定的力学性能，提高高性能混凝土在恶劣工作环境中的适应性[2]，因此，高性能混凝土廣泛应用于现代建筑中。而且与高强度混凝土相比，高性能混凝土不单具有较强的耐久性、弹性模量以及刚度，还具有较高的抗压强度，所以在提高道路桥梁使用寿命和结构稳定性等方面具有较大的作用。根据1997年联合国国际混凝土路面会议的有关内容，要积极推广抗压强度>17 MPa的高性能混凝土，将高强度混凝土应用到连续铺筑混凝土路面中，以此保证道路桥梁表面的抗渗透性和密实度。随着我国对高性能混凝土技术研究的不断加深，对混凝土的配比进行科学的优化，使高性能混凝土的质量得到了较大的提高。

1.2 高性能混凝土的特点及其优势

高性能混凝土的质量经过不断改善发展，具有以下几方面的优点：

（1）抗压性强。与普通混凝土相比，高性能混凝土的强度提高了一倍，而且在混凝土结构重量上，高性能混凝土不会增加其自重。根据高性能混凝土的强度变化情况可知，其龄期越长，抗压强度越大（详见图1）。

（2）节能环保[3]。根据传统的建筑工程的特点，它们的耗能相对较高，而在我国产业转型升级、经济结构调整的大背景下，广泛应用高性能混凝土，既可以压缩道路桥梁的施工工期，又可以将建筑材料用量进行降低，从而满足我国绿化环保的要求。

（3）坍落度小。坍落度反映的是混凝土的和易性，也是衡量混凝土质量的重要标准之一。高性能混凝土具有较小的坍落度，因此在展开道路与桥梁施工时不容易存在离析问题。

（4）耐久性高。由于我国汽车保有量近年来不断上升，车流量不断增多，这对道路桥梁的抗压荷载能力提出了新要求，而道路桥梁的基础材料是混凝土，只有保证混凝土的高耐久性和抗压性，才能保证道路桥梁的稳定性和安全性。

2.1 在道路施工过程中高性能混凝土的应用

2.1.1 路面作业

在整个道路造价费用支出中，路面作业过程中所发生的费用占比高达30%左右，所以在保证道路施工质量的大前提下，如何最大程度地压缩施工成本是值得所有施工单位考虑的问题。道路路面施工完毕后，会一直处于受力受压状态，所以一定要保证路面具有良好的抗滑性、平整性、稳定性、刚度以及强度[4]。而高性能混凝土就符合以上要求，具有良好的耐久性、较强的体积稳定性、施工可塑性和化学强度，能够长时间在高压、侵蚀的环境中保持稳定的属性。具体到基层，高性能混凝土可以保证来往车辆所产生的垂直荷载在面层上得到扩散，将压力传递至土基和垫层中;在面层上，[JP4]则可以提高恶劣环境下的承受力和行车荷载力;在垫层上，则能有效改善土基的温度和湿度，保证基层、面层的稳定性、刚度和强度，从而避免道路路面因翻浆或冻胀而影响道路使用寿命。

2.1.2 路基作业

根据有关调查研究，道路等常见建筑之所以耐久性不足，除环境因素影响外，部分原因是混凝土缺乏足够的强度。一般情况下，路基会受到三方面的力：（1）静荷载力;（2）基本结构的重量;（3）动荷载力，也就是车辆行驶过程中从路面传播而产生的力。考虑路面和路基等连接结构的情况，由于这些结构较为松散，所以存在抗动荷载力相对较弱的问题。由于路基施工所需的材料常常受到地质作用和地壳震动等自然因素影响，所以路基会出现被破坏和被侵袭等问题，从而造成路基的抵抗力差，而将高性能混凝土应用到路基中就能有效解决以上的问题。高性能混凝土既可以提高道路的建造质量，保证路基不因施工材料稳定性问题而造成下沉，同时又不会因水泥用量少，而造成路基缺乏耐久性等问题。但是要注意的是，道路在进行路基作业时，一定要根据道路的实际情况来进行施工，对混凝土进行合理配比，以最大程度发挥其优点[5]。

在进行高性能混凝土配比制作时必须要注意以下几方面的要求：

（1）水泥细骨料的选择，用质地均匀、级别好的天然中粗河砂。而且，还要控制好粗骨料的直径，保证其最大直径<31.5 mm。同时，不能大于钢筋保证层厚度的2/3，钢筋最小间距则不超过3/4，混凝土颗粒径≤25 mm，粗骨料选择质地均匀的鹅卵石或者碎石，不可以用砂岩作为原料，砂石的吸水性≤2%。

（2）选择好搅拌混凝土的水。所选择的水应是天然、无污染的。

（3）配置>350 m2的高性能混凝土时，要选择≤32.5的硅酸盐水泥，水泥的相关性能要满足建筑工程有关标准，而且保证游离氧化钙含量≤1.5%，水泥的含碱量>0.6%。

2.2 桥梁施工过程中高性能混凝土的应用

根据桥梁施工中混凝土系数的要求情况（见表1），由于高性能混凝土具有诸多优点，长、大跨桥梁以及离岸结构施工中都经常使用到高性能混凝土和以它为基础的拌和物，因此现阶段的桥梁施工中广泛使用到高性能混凝土，具体到桥梁的墩部、墩基以及主梁等位置。桥梁施工中之所以经常使用到高性能混凝土，这是由于高性能混凝土具有较强的体积稳定性、后期韧性高、早期强度高、力学稳定性能长期保持、捣实后不容易离析、浇筑工序简单等优点。而且桥梁所面对的外部环境相比更恶劣，使用高性能混凝土能有效保证桥梁的耐久性和使用寿命，使用高性能混凝土还可以通过测试了解混凝土的疲劳情况[6]。高性能混凝土除能够提高桥梁的质量和使用寿命外，还能获得较好的社会效益和经济效益。由于高性能混凝土后期的养护相对较低，所以从经济性的角度来看，使用高性能混凝土能够满足桥梁建设的环保、经济要求。例如2005年建造完毕的上海东海大桥，当时的设计年限是100年，为达到使用年限的要求，建设单位使用了高性能混凝土，通过对混凝土的配比进行优化，将矿渣、粉煤灰等物质放置到混凝土中，形成特殊的掺和料，从而有效地提高了混凝土的渗透性、耐久性以及抗压性，单是建筑材料的费用就降低了2 000万元，极大地压缩了桥梁的建造成本，并满足绿色环保、经济高效的要求。

3.1 制备工艺情况

相比普通混凝土制备流程，高性能混凝土与其大体相同，不同之处在于掺和料以及配比方面[7]。制备高性能混凝土时，首先要选择具有良好搅拌性的搅拌设备，卧轴式或者逆流式搅拌机可以用来制作一般的高性能混凝土，以上两种型号的搅拌设备可以实现在短时间内均匀搅拌混凝土。同时，在高性能混凝土的制作过程中，要计算好原料的用量情况，根据不同原料的使用情况来开展准确的计算。虽然部分先进的搅拌设备具有相应的计算功能，如含量测定功能和用量控制设备，不过对于高性能混凝土，在搅拌时制备工作人员还需要重视其搅拌过程，根据搅拌情况来做相应的工艺调整。对于添加剂和掺和物的使用，要严格执行国家和行业有关规定标准。在搅拌时间的处理上，要控制好高性能混凝土的搅拌时间，不能过长也不能过短，以免因搅拌时间不合理影响高性能混凝土的质量。而对于水和水泥之间的配比问题，要控制好它们之间的配比范围标准，使用高强度的水泥，保证其与水配合时能最大程度地发挥高强度水泥的性能，从而提高高性能混凝土的质量。

3.2 高性能混凝土的施工前期准备

在进行高性能混凝土作业过程中，第一步要对道路桥梁进行施工测量，也就是对道路桥梁的施工环境展开勘察测量，然后再检查相关的施工工艺以及施工设备的准备情况，根据不同的工程要求情况，制定施工方案，控制好施工的有关细节。如在道路桥梁施工前，要准备好振平捣鼓机、碾压机以及安装浇筑模板等，整个施工过程分为多个流程，其中包含拆模、保养、振捣、浇筑、安装模板、碾压、推平以及测量放样等[8]。

3.3 高性能混凝土的浇筑

道路桥梁高性能混凝土浇筑的规范化程度直接影响到高性能混凝土的质量，所以一定要控制好高性能混凝土的浇筑过程。在开展浇筑之前，建设单位的人员必须要检测混凝土的刚度、强度以及模板规格，保证混凝土符合施工标准。同时结合预埋件和钢筋数量来选择相应的混凝土浇筑的厚度。在开展混凝土浇筑前，一定要对模板表面的砂浆、污渍进行清理，保证模板表面的平整、干净，防止因模板表面清洁度问题而影响到混凝土浇筑质量。在开展混凝土浇筑时，必须进行振捣，以此提高混凝土浇筑质量，在混凝土中放置振捣棒，以此提高混凝土的密实度。振捣时要控制好混凝土浇筑的顺序，避免发现漏振、错振等问题。振捣棒在开展振捣时，按照“慢插快拔”的方式，控制好其与模板的距离，防止振伤模板，引发砂浆渗透问题。

3.4 高性能混凝土的养护

在完成高性能混凝土浇筑后，还要重视对高性能混凝土的养护处理。一旦高性能混凝土结构得不到及时的养护，可能会导致混凝土结构出现裂缝，从而对混凝土质量造成不良影响。混凝土浇筑完成的12 h后，要对混凝土开展洒水工作，以此保护混凝土。由于高性能混凝土的灰、水比例较小，因此在完成浇筑以后，必须要及早对混凝土开展保湿和保温处理，防止水泥因水化热问题导致混凝土出现内外温差大的情况，从而引发混凝土结构发生塑性收缩，造成混凝土温度变形。为防止混凝土出现结构问题，应该添加一层养护剂到混凝土结构表面或者一层茅草覆盖到混凝土结构表面。一般来说，混凝土养护周期为7～14 d。若是夏季，还要注意混凝土洒水的频率，根据温度情况来提高洒水次数。

4 高性能混凝土技术要点探讨

要提高道路桥梁的建造质量，必须要控制好高性能混凝土的配料比，这是施工过程中非常重要的一环，也是高性能混凝土具备高耐久性和强度的原因。所以在开展配料时，一定要健全相关的监督工作，确保配料的科学合理。同时，在道路桥梁的施工过程中，现场工作人员必须要具备较高的施工技术，因此，建设单位应做好有关人员的培训工作，不定期地对现场人员进行培训考核。

5 结语

高性能混凝土作为一种新型高技术混凝土，因其具有體积稳定性、较高的耐久性以及高强度等优点，符合道路桥梁对建造材料高性能的要求，广泛应用在道路桥梁施工中，极大地提高了工程的施工质量和效率。所以，道路桥梁工程的研究人员应不断加强对高性能混凝土的研究和分析，通过科学、合理的施工工艺来保证道路桥梁工程的建造质量，以此提高我国道路桥梁工程的经济效益和社会效益，保证我国区域经济的稳定、均衡发展。

参考文献：[HJ1.73mm]

[1][ZK（#]夏 静.高性能混凝土在路桥工程施工中的应用探析[J].四川水泥，2017（8）：20.

[2]杨海涛.浅析高性能混凝土技术在道路桥梁工程施工中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（4）：194.

[3]张 伟.探析道路桥梁施工中高性能混凝土应用[J].中国新技术新产品，2015（17）：119.

[4]查志军.解析高性能混凝土在道路桥梁施工中的应用[J].门窗，2014（3）：116-117.

[5]刘 静.桥面施工中平整度的控制[J].交通世界（运输.车辆），2015（5）：56-57.

[6]唐 剑.桥面平整度的施工控制措施探析[J].黑龙江交通科技，2014（12）：144.

[7]刘 浩.浅谈道路桥梁路面平整度的控制措施[J].工程技术（文摘版），2015（72）：229.

[8]马士宾，许艳伟，杨鑫玮，等.基于响应面的路用高性能水泥混凝土配合比优化研究[J].混凝土，2017（12）：164-168.