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摘要：本文根据桥梁梁板预制工程施工实践,通过分析研究高性能混凝土的主要技术指标、工作性能等相关特点,从提高工作强度、改善外观等方面切入，提出了提高高性能混凝土技术性能的措施和方法,以促进高性能混凝土在桥梁梁板预制中的应用。
关键词：高性能；混凝土；桥梁；梁板预制；应用
目前高性能混凝土已经在道路桥梁工程建设中较多使用，为此根据河运高速公路汾河特大桥梁板预制工程实践,通过分析研究高性能混凝土的技术性能,控制其过程，观察其效果，挖掘其特点,以发挥其对桥梁工程建设的促进作用。高性能混凝土的技术性能主要表现在高强度、大流动性和良好的耐久性三个方面。高性能混凝土具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能,早期强度高,韧性高和体积稳定性好等特点,推广高性能混凝土在桥梁中的应用,能延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。
1.确定高性能混凝土的主要技术指标
高性能混凝土各项技术指标的合理确定,是研究工作的基础,也是研究工作的重要环节。汾河特大桥全长1.52公里，45跨，共有现浇箱梁、预制箱梁、预制T梁三种结构形式，其中预制40米T梁180片、预制30米箱梁160片，预制工作量大，在C50混凝土施工中采用了硅粉、粉煤灰“双掺”的高性能混凝土配合比工艺。
1.1 配制工艺
汾河特大桥C50混凝土配合比：
重量比：水泥+粉煤灰+硅粉：砂：碎石：减水剂=1:1.335:2.175:0.015；
水胶比：0.35；
每立方混凝土材料用量（Kg）：
水泥：粉煤灰：硅粉：砂：碎石：水：减水剂=373: 101.8 : 38.8：685:1117:170:7.704；
7d强度：56.9Mpa；
碎石掺配比例：10-20mm碎石：5-10mm碎石=90:10；
1.2 坍落度
坍落度是验证混凝土和易性的主要指标。混凝土的和易性包括流动性、黏聚性和保水性。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,它能在很大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高流态,因而坍落度值偏大,一般为13 cm-16 cm,并要求混凝土从出料到浇筑这段时间内的坍落度损失不能大于2 cm,且120 min后混凝土的扩展度值不小于500 mm×500 mm,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。
1.3 凝结时间
由于高性能混凝土在使用过程中,作业面大,作业时间长，为了保证成型均匀,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,因此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,本施工区域夏季初凝时间控制在12 h-14 h,终凝时间延长至15 h-18 h,冬季初凝10 h-12 h,终凝12 h-14 h,以保证混凝土的密实性和稳定性,同时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。
2 提高高性能混凝土技术性能的主要措施
2.1高性能混凝土不仅要高强度,还必须以满足施工条件、达到内实外美为前提。
2.1.1 严格控制原材料质量
高性能混凝土选用质量稳定的山西中条52.5硅酸盐水泥配制。粗骨料宜采用岩抗压强度不低于1.5倍混凝土强度等级的碎石,且洁净,针、片状含量低,粒型好,级配好;细骨料采用细度模数不低于2.6的中砂,含泥量应控制在1 %以内,且级配良好。
2.1.2 掺加活性掺合料
高活性掺合料采用内蒙硅铁厂的硅灰和三门峡大唐电厂的粉煤灰。高活性掺合料具有“活性效应”,活性掺合料中的氧化硅、氧化铝与水泥水化生成的氢氧化钙反应,生成的水化铝酸钙和水化硅酸钙,可增加混凝土的强度。
2.1.3 活性掺合料活性的改善
配制高性能混凝土常采用掺配技术,即在较高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中掺入几种高活性掺合料,使不同的混合料发生优势互补作用,进行科学合理的有效掺配,互相取长补短,获得最佳最经济的复合效果,以取得更高的活性;
2.2 保证流动性的主要措施
混凝土的高流态要以优良的工作性为前提条件,也就是说在坍落度较大时,为保证混凝土不离析、不泌水,在出机后2 h-3 h内有良好的工作性能。为此可采取以下措施:
掺入高效减水剂,降低混凝土的水灰比,改善和易性,提高混凝土的流动性,并达到高强的效果;粗骨料选用级配良好的5 mm-20 mm的碎石,细骨料选用中砂,并采用适宜的砂率以进一步改善混凝土的黏聚性和保水性。
2.3 降低水化热的主要措施
水泥与水发生反应放出一定的热量称为水化热。由于高性能混凝土胶凝材料总量高,因此水化热高,其峰值出现的早,这是高强混凝土产生裂缝的主要原因之一,对混凝土耐久性和硬化后的性能影响很大。
水化热可采取以下措施加以改善:水泥用量盡量降低,每方用量仅有373kg;掺入优质的活性掺合料,经验证一般大于等于100 kg/m3;
掺加高效减水剂。
2.4 增加体积稳定性和耐久性的主要措施
耐久性首先是由混凝土配合比、原材料(水泥、掺合料和骨料)性能、制备混凝土的工艺方法、浇注成型方法所决定。主要反映在混凝土的抗冻性指标及在高温、高湿环境下对化学侵蚀、钢筋锈蚀、碱骨料反应的抵抗能力。从快硬、高强、抗渗、抗冻、抗碳化的角度出发,可采取以下措施提高混凝土的耐久性。
2.4.1 合理选用水泥和骨料
碱—骨料反应是水泥中的碱性氧化物和活性骨料之间发生的化学反应,该反应会使硬化后的混凝土发生膨胀破坏,严重影响混凝土的使用寿命。因此首先要尽量选用非活性或低活性骨料;二是选择质量稳定,含碱量较低的水泥和减水剂;三是掺加粉煤灰抑制碱—骨料反应。
2.4.2 尽量减小水灰比
水灰比是决定混凝土孔结构参数最重要的因素之一,随着水灰比的减小和混凝土开口孔总体积减小,平均孔径也变小,混凝土的抗渗性提高,因而排除或降低了由于吸水引起的化学侵蚀、钢筋锈蚀和碱骨料反应的客观条件。
2.4.3正确合理选用掺合料和外加剂
混凝土中掺入适量的活性掺合料可降低温升,改善工作性,增大密实度,减小孔隙率,提高早后期强度,从而提高耐久性。
2.4.4 改进浇注、养护施工工艺
良好的浇注养护工艺和设备是保证混凝土硬化前不分层、不离析,减少泌水,硬化后不开裂的先决条件,因而也是保证混凝土在使用环境中有优异耐久性的必要条件。在梁板预制施工中使用平板振捣器和插入式振捣器相结合的方法，拆模后水纹少，无明显分层，取得了较好的效果。
3 高性能混凝土的养护
混凝土浇注振捣完毕后,必须进行适宜的养护工作,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重要,为避免混凝土早期失水过多,我们及时采取了土工布覆盖、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。低温和工期较紧情况下采用蒸汽养生，为混凝土的强度增长提供有利条件。
4.结语
4.1桥梁梁板预制采用高性能混凝土的耐久性问题,我们要高度重视,从战略的高度来认识这个问题。开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有极其重要的意义。
4.2现桥梁高性能混凝土的技术途径:应以掺复合高效外加剂、经处理的优质矿物掺合料来改善混凝土内部的孔结构、孔分布等提高混凝土的力学、耐久性、耐磨性等一系列性能。简单地说,就是高强水泥+复合高效外加剂+优质矿物掺合料+优质骨料。
我们由于采取了硅粉、粉煤灰“双掺”的高性能混凝土配合比工艺，根据已经预制完成的梁板看来，既减少了水泥用量，节省了费用，提高了混凝土的外观质量，强度满足设计要求，可供同类施工参考。
参考文献：
（1）山西省河津至运城高速公路两阶段施工图设计
（2）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）
（3）水泥混凝土配合比设计规程（JTJ055-2000）
（4）公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E30-2005）
关键词：高性能；混凝土；桥梁；梁板预制；应用
目前高性能混凝土已经在道路桥梁工程建设中较多使用，为此根据河运高速公路汾河特大桥梁板预制工程实践,通过分析研究高性能混凝土的技术性能,控制其过程，观察其效果，挖掘其特点,以发挥其对桥梁工程建设的促进作用。高性能混凝土的技术性能主要表现在高强度、大流动性和良好的耐久性三个方面。高性能混凝土具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能,早期强度高,韧性高和体积稳定性好等特点,推广高性能混凝土在桥梁中的应用,能延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。
1.确定高性能混凝土的主要技术指标
高性能混凝土各项技术指标的合理确定,是研究工作的基础,也是研究工作的重要环节。汾河特大桥全长1.52公里，45跨，共有现浇箱梁、预制箱梁、预制T梁三种结构形式，其中预制40米T梁180片、预制30米箱梁160片，预制工作量大，在C50混凝土施工中采用了硅粉、粉煤灰“双掺”的高性能混凝土配合比工艺。
1.1 配制工艺
汾河特大桥C50混凝土配合比：
重量比：水泥+粉煤灰+硅粉：砂：碎石：减水剂=1:1.335:2.175:0.015；
水胶比：0.35；
每立方混凝土材料用量（Kg）：
水泥：粉煤灰：硅粉：砂：碎石：水：减水剂=373: 101.8 : 38.8：685:1117:170:7.704；
7d强度：56.9Mpa；
碎石掺配比例：10-20mm碎石：5-10mm碎石=90:10；
1.2 坍落度
坍落度是验证混凝土和易性的主要指标。混凝土的和易性包括流动性、黏聚性和保水性。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,它能在很大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高流态,因而坍落度值偏大,一般为13 cm-16 cm,并要求混凝土从出料到浇筑这段时间内的坍落度损失不能大于2 cm,且120 min后混凝土的扩展度值不小于500 mm×500 mm,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。
1.3 凝结时间
由于高性能混凝土在使用过程中,作业面大,作业时间长，为了保证成型均匀,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,因此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,本施工区域夏季初凝时间控制在12 h-14 h,终凝时间延长至15 h-18 h,冬季初凝10 h-12 h,终凝12 h-14 h,以保证混凝土的密实性和稳定性,同时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。
2 提高高性能混凝土技术性能的主要措施
2.1高性能混凝土不仅要高强度,还必须以满足施工条件、达到内实外美为前提。
2.1.1 严格控制原材料质量
高性能混凝土选用质量稳定的山西中条52.5硅酸盐水泥配制。粗骨料宜采用岩抗压强度不低于1.5倍混凝土强度等级的碎石,且洁净,针、片状含量低,粒型好,级配好;细骨料采用细度模数不低于2.6的中砂,含泥量应控制在1 %以内,且级配良好。
2.1.2 掺加活性掺合料
高活性掺合料采用内蒙硅铁厂的硅灰和三门峡大唐电厂的粉煤灰。高活性掺合料具有“活性效应”,活性掺合料中的氧化硅、氧化铝与水泥水化生成的氢氧化钙反应,生成的水化铝酸钙和水化硅酸钙,可增加混凝土的强度。
2.1.3 活性掺合料活性的改善
配制高性能混凝土常采用掺配技术,即在较高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中掺入几种高活性掺合料,使不同的混合料发生优势互补作用,进行科学合理的有效掺配,互相取长补短,获得最佳最经济的复合效果,以取得更高的活性;
2.2 保证流动性的主要措施
混凝土的高流态要以优良的工作性为前提条件,也就是说在坍落度较大时,为保证混凝土不离析、不泌水,在出机后2 h-3 h内有良好的工作性能。为此可采取以下措施:
掺入高效减水剂,降低混凝土的水灰比,改善和易性,提高混凝土的流动性,并达到高强的效果;粗骨料选用级配良好的5 mm-20 mm的碎石,细骨料选用中砂,并采用适宜的砂率以进一步改善混凝土的黏聚性和保水性。
2.3 降低水化热的主要措施
水泥与水发生反应放出一定的热量称为水化热。由于高性能混凝土胶凝材料总量高,因此水化热高,其峰值出现的早,这是高强混凝土产生裂缝的主要原因之一,对混凝土耐久性和硬化后的性能影响很大。
水化热可采取以下措施加以改善:水泥用量盡量降低,每方用量仅有373kg;掺入优质的活性掺合料,经验证一般大于等于100 kg/m3;
掺加高效减水剂。
2.4 增加体积稳定性和耐久性的主要措施
耐久性首先是由混凝土配合比、原材料(水泥、掺合料和骨料)性能、制备混凝土的工艺方法、浇注成型方法所决定。主要反映在混凝土的抗冻性指标及在高温、高湿环境下对化学侵蚀、钢筋锈蚀、碱骨料反应的抵抗能力。从快硬、高强、抗渗、抗冻、抗碳化的角度出发,可采取以下措施提高混凝土的耐久性。
2.4.1 合理选用水泥和骨料
碱—骨料反应是水泥中的碱性氧化物和活性骨料之间发生的化学反应,该反应会使硬化后的混凝土发生膨胀破坏,严重影响混凝土的使用寿命。因此首先要尽量选用非活性或低活性骨料;二是选择质量稳定,含碱量较低的水泥和减水剂;三是掺加粉煤灰抑制碱—骨料反应。
2.4.2 尽量减小水灰比
水灰比是决定混凝土孔结构参数最重要的因素之一,随着水灰比的减小和混凝土开口孔总体积减小,平均孔径也变小,混凝土的抗渗性提高,因而排除或降低了由于吸水引起的化学侵蚀、钢筋锈蚀和碱骨料反应的客观条件。
2.4.3正确合理选用掺合料和外加剂
混凝土中掺入适量的活性掺合料可降低温升,改善工作性,增大密实度,减小孔隙率,提高早后期强度,从而提高耐久性。
2.4.4 改进浇注、养护施工工艺
良好的浇注养护工艺和设备是保证混凝土硬化前不分层、不离析,减少泌水,硬化后不开裂的先决条件,因而也是保证混凝土在使用环境中有优异耐久性的必要条件。在梁板预制施工中使用平板振捣器和插入式振捣器相结合的方法，拆模后水纹少，无明显分层，取得了较好的效果。
3 高性能混凝土的养护
混凝土浇注振捣完毕后,必须进行适宜的养护工作,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重要,为避免混凝土早期失水过多,我们及时采取了土工布覆盖、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。低温和工期较紧情况下采用蒸汽养生，为混凝土的强度增长提供有利条件。
4.结语
4.1桥梁梁板预制采用高性能混凝土的耐久性问题,我们要高度重视,从战略的高度来认识这个问题。开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有极其重要的意义。
4.2现桥梁高性能混凝土的技术途径:应以掺复合高效外加剂、经处理的优质矿物掺合料来改善混凝土内部的孔结构、孔分布等提高混凝土的力学、耐久性、耐磨性等一系列性能。简单地说,就是高强水泥+复合高效外加剂+优质矿物掺合料+优质骨料。
我们由于采取了硅粉、粉煤灰“双掺”的高性能混凝土配合比工艺，根据已经预制完成的梁板看来，既减少了水泥用量，节省了费用，提高了混凝土的外观质量，强度满足设计要求，可供同类施工参考。
参考文献：
（1）山西省河津至运城高速公路两阶段施工图设计
（2）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）
（3）水泥混凝土配合比设计规程（JTJ055-2000）
（4）公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E30-2005）