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摘 要：高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向,这种采用优质材料配制,便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土,特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。应该通过制备的科学性以及提高浇筑、捣实等施工方法和工艺来提高混凝土的高施工性、高强度和体积稳定性,从而提高道路桥梁的使用寿命和整体经济效益。本文分析了高性能混凝土的特性及其在公路桥梁建设中的应用。
关键词：高性能；混凝土；道路桥梁
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
目前高性能混凝土除在高層建筑工程中有所应用外,在道路桥梁工程建设中的应用还较少,通过分析研究高性能混凝土的技术性能,挖掘其特点,以发挥其对公路桥梁工程建设的促进作用。高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来,其实质高性能混凝土不仅仅是高强度,而且具有相当高的刚度,弹性质量和耐久性,普通混凝土不能长久作用,如许多混凝土车道在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落,许多桥面遭受严重破坏;许多混凝土桥梁在地震中倒塌,只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。
高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实质高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能长久作用，如许多混凝土车道在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落；许多桥面遭受严重破坏；许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。
2 研究高性能混凝土在道桥中应用的意义
随着对交通运输要求的日益提高，发展“长寿命低维护路面”，采用高性能道面混凝土，提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前道面混凝土的发展趋势。
2.1 国际化目标要求。1997 年召开的第十六届国际混凝土路面会议，提出路面设计不仅要提出平均强度要求，还应提出耐久性要求。在未来发展方向中提出抗拉强度达17MPa 的超高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土路面。提高混凝土道面表面的致密性、抗渗性都是很重要的，而这是需要通过高性能混凝土来实现的。
2.2 高性能道桥路面混凝土的强度。高性能道面混凝土的重要特征是具有高抗折强度。使用高性能道面混凝土可以显著提高道面的承载能力，延长使用寿命或减薄道面的厚度以降低工程造价。
2.3高性能道桥路面混凝土的耐久性高性能道面混凝土的主要特征是具有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的长期破坏作用，保证在道面的设计使用期限内，混凝土能够正常工作。
2.4高性能道面混凝土的变形性质
2.4.1干缩道面板表面积很大，蒸发量大，干缩有可能引起道面板表面产生收缩裂缝，需加强养护。
2.4.2抗折弹性模量高性能道面混凝土的抗 折 弹 性 模 量 E， 经 实 测 ，1 级 为4.305104Mpa，2 级 为 4.845104Mpa，3 级 为4.605104Mpa。强度 3 级的高性能道面混凝土的配合比中，骨料用量较少，粗骨料最大粒径较小。
3确定高性能混凝土的主要技术指标
3.1 坍落度
坍落度是检测混凝土和易性的主要指标。混凝七的和易性包括流动性、黏聚性和保水性。目前国内尚无同时检测混凝土和易性二项性质的方法,主要是通过坍落度试验来测定混凝土流动性。同时观察黏聚性和保水性。坍落度是新拌混凝土质量控制的重要指标。它能在很夫程度上综合反映混凝土的和易性。高性能混凝土要表现出大流动性即商流态。因而坍落度值偏大,一般为20—24cm,并要求混凝士从出机到浇灌这段时间内的坍落度损失不能大于2cm,且120min后混凝土的扩展度值不小于500mmx500mm。同时要具有良好的黏聚性和保水性。保证混凝土成型后均匀密实、不分层、不离析,满足施工和易性要求。
3.2 凝结时间
高性能混凝土在下程应用中。往往作业面大,为了保证成型,便于早期养护,凝结时间应适当延缓,尤其是要延长初凝时间,一般应根据施工时的气候、环境等条件,结合工程要求确定混凝土的凝结时间。通常夏季初凝时间可延长至12－14h,终凝时间延长至15－18h,冬季初凝l0－12h,终凝12－14h,以保证混凝土的密实性和稳定性,同时应推迟混凝土水化热峰值出现的时间,降低水化热峰值15％－20％,以防止温度应力过大,引起混凝土的开裂
4 高性能混凝土在道路中的应用
高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在道路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面需解决道路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。
高性能混凝土是以耐久性为主要指标，同时要具有高强、高早强、高施工性（高流动、高粘聚性、高可浇注性）等优异性能。其配制的基本思想是：通过对原材料进行选择，优化混凝土配比，掺入复合高效外加剂，同时掺入一些经过处理的工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等，并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑，以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。
道路高性能混凝土应根据道路混凝土的特点，结合高性能混凝土的优点，综合考虑其各方面的性能要求来进行开发研究。但如果能从改变道路混凝土的施工工艺出发，不采用滑模摊铺施工，而采用高流态（接近自流平），坍落度达240~270mm的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了道路高性能混凝土的内涵，其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。
5高强混凝土应用的施工工艺
5.1由于高性能混凝土用水量少，水胶比低，拌合时较稠，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。
5.2制备高性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。
5.3 高性能混凝土运输与浇筑宜采用罐车和泵送，用手推车运输及浇筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。
5.4 由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。
6、高性能混凝土的养护
养护是混凝土成型的最后一道关键工序,是混凝土技术性能好坏的决定性因素之一。因此,要加强混凝土的养护,保证混凝土在适宜的条件下正常硬化和强度增长。而高性能混凝土水灰比较低,材料内部处于缺水状态,浇注后表面又不泌水,且初凝后表面即开始失水,产生细微凝缩裂缝,因此高性能混凝土的早期养护极其重要。为避免混凝土早期失水过多,必须及时采取覆盖、洒水等有效养护措施,以防止混凝土在施工中由于温度和收缩而产生裂缝, 影响混凝土的强度和耐久性。
7 结论
道路和桥梁应用高性能混凝土的耐久性问题,应引起有关部门的高度重视, 开展道路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义。随着社会的发展,高层建筑、大跨桥梁、港口建筑等多种薄形结构大量涌现,国内外应用高性能混凝土建造的工程将越来越多,由于高性能混凝土的高强度,高耐久性和高工作性满足了现代建筑的需求,必定会得到更大范围的推广和应用。
关键词：高性能；混凝土；道路桥梁
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
目前高性能混凝土除在高層建筑工程中有所应用外,在道路桥梁工程建设中的应用还较少,通过分析研究高性能混凝土的技术性能,挖掘其特点,以发挥其对公路桥梁工程建设的促进作用。高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来,其实质高性能混凝土不仅仅是高强度,而且具有相当高的刚度,弹性质量和耐久性,普通混凝土不能长久作用,如许多混凝土车道在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落,许多桥面遭受严重破坏;许多混凝土桥梁在地震中倒塌,只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。
高性能混凝土往往被人们将其与高强度混凝土联系起来，其实质高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能长久作用，如许多混凝土车道在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落；许多桥面遭受严重破坏；许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。
2 研究高性能混凝土在道桥中应用的意义
随着对交通运输要求的日益提高，发展“长寿命低维护路面”，采用高性能道面混凝土，提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前道面混凝土的发展趋势。
2.1 国际化目标要求。1997 年召开的第十六届国际混凝土路面会议，提出路面设计不仅要提出平均强度要求，还应提出耐久性要求。在未来发展方向中提出抗拉强度达17MPa 的超高强混凝土，用于铺筑连续的混凝土路面。提高混凝土道面表面的致密性、抗渗性都是很重要的，而这是需要通过高性能混凝土来实现的。
2.2 高性能道桥路面混凝土的强度。高性能道面混凝土的重要特征是具有高抗折强度。使用高性能道面混凝土可以显著提高道面的承载能力，延长使用寿命或减薄道面的厚度以降低工程造价。
2.3高性能道桥路面混凝土的耐久性高性能道面混凝土的主要特征是具有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的长期破坏作用，保证在道面的设计使用期限内，混凝土能够正常工作。
2.4高性能道面混凝土的变形性质
2.4.1干缩道面板表面积很大，蒸发量大，干缩有可能引起道面板表面产生收缩裂缝，需加强养护。
2.4.2抗折弹性模量高性能道面混凝土的抗 折 弹 性 模 量 E， 经 实 测 ，1 级 为4.305104Mpa，2 级 为 4.845104Mpa，3 级 为4.605104Mpa。强度 3 级的高性能道面混凝土的配合比中，骨料用量较少，粗骨料最大粒径较小。
3确定高性能混凝土的主要技术指标
3.1 坍落度
坍落度是检测混凝土和易性的主要指标。混凝七的和易性包括流动性、黏聚性和保水性。目前国内尚无同时检测混凝土和易性二项性质的方法,主要是通过坍落度试验来测定混凝土流动性。同时观察黏聚性和保水性。坍落度是新拌混凝土质量控制的重要指标。它能在很夫程度上综合反映混凝土的和易性。高性能混凝土要表现出大流动性即商流态。因而坍落度值偏大,一般为20—24cm,并要求混凝士从出机到浇灌这段时间内的坍落度损失不能大于2cm,且120min后混凝土的扩展度值不小于500mmx500mm。同时要具有良好的黏聚性和保水性。保证混凝土成型后均匀密实、不分层、不离析,满足施工和易性要求。
3.2 凝结时间
高性能混凝土在下程应用中。往往作业面大,为了保证成型,便于早期养护,凝结时间应适当延缓,尤其是要延长初凝时间,一般应根据施工时的气候、环境等条件,结合工程要求确定混凝土的凝结时间。通常夏季初凝时间可延长至12－14h,终凝时间延长至15－18h,冬季初凝l0－12h,终凝12－14h,以保证混凝土的密实性和稳定性,同时应推迟混凝土水化热峰值出现的时间,降低水化热峰值15％－20％,以防止温度应力过大,引起混凝土的开裂
4 高性能混凝土在道路中的应用
高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在道路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面需解决道路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。
高性能混凝土是以耐久性为主要指标，同时要具有高强、高早强、高施工性（高流动、高粘聚性、高可浇注性）等优异性能。其配制的基本思想是：通过对原材料进行选择，优化混凝土配比，掺入复合高效外加剂，同时掺入一些经过处理的工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等，并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑，以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。
道路高性能混凝土应根据道路混凝土的特点，结合高性能混凝土的优点，综合考虑其各方面的性能要求来进行开发研究。但如果能从改变道路混凝土的施工工艺出发，不采用滑模摊铺施工，而采用高流态（接近自流平），坍落度达240~270mm的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了道路高性能混凝土的内涵，其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。
5高强混凝土应用的施工工艺
5.1由于高性能混凝土用水量少，水胶比低，拌合时较稠，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。
5.2制备高性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。
5.3 高性能混凝土运输与浇筑宜采用罐车和泵送，用手推车运输及浇筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。
5.4 由于高性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。
6、高性能混凝土的养护
养护是混凝土成型的最后一道关键工序,是混凝土技术性能好坏的决定性因素之一。因此,要加强混凝土的养护,保证混凝土在适宜的条件下正常硬化和强度增长。而高性能混凝土水灰比较低,材料内部处于缺水状态,浇注后表面又不泌水,且初凝后表面即开始失水,产生细微凝缩裂缝,因此高性能混凝土的早期养护极其重要。为避免混凝土早期失水过多,必须及时采取覆盖、洒水等有效养护措施,以防止混凝土在施工中由于温度和收缩而产生裂缝, 影响混凝土的强度和耐久性。
7 结论
道路和桥梁应用高性能混凝土的耐久性问题,应引起有关部门的高度重视, 开展道路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义。随着社会的发展,高层建筑、大跨桥梁、港口建筑等多种薄形结构大量涌现,国内外应用高性能混凝土建造的工程将越来越多,由于高性能混凝土的高强度,高耐久性和高工作性满足了现代建筑的需求,必定会得到更大范围的推广和应用。