道路桥梁施工中高性能混凝土的应用

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  摘要:公路和桥梁是构建我国交通运输系统的重要组成部分,在路桥建设过程中,人们最为关心的就是路桥施工的质量,施工单位也将施工的重点着眼于如何提高路桥工程的耐用性和安全性,延长路桥的使用寿命上。在路桥施工中,主要使用的施工材料就是混凝土,混凝土的制备过程比较复杂,对于技术水平的要求也比较高,一旦在施工任一环节出现问题,都会影响后期工程的使用效能。为此,如何提高混凝土的施工质量,改良混凝土的性质是我国路桥建设部门近年来关注和探讨的焦点,高性能混凝土材料的开发为解决这一问题带来的契机。
  关键词:道路桥梁;施工工程;高性能混凝土;应用
  中图分类号:U448文献标识码: A
  一、高性能混凝土
  作为一种新型技术,高性能混凝土是对普通混凝土的进一步改善, 除了强度,适用性、耐久性、体积稳定性都有大幅增加。其原材料均为优质材料,水胶比较低,掺加有适量的外加剂和掺合料。
  随着交通压力的增加,对公路桥梁质量要求更为严格,普通的混凝土抗冲击力和耐久性等性能较弱,高性能混凝土的应用则有效解决了这一问题。在桥梁、桥墩处应用较多,因其具有良好的韧性、稳定性和高强度,浇筑振捣方便,且不易出现离析现象,具有早期强度高、可长期保存等优势,对提高桥梁质量颇为有利。与普通混凝土相比,高性能混凝土的强度、施工性及施工建设都颇具优势,且成本相对较低,可提高建设单位的经济效益。其原理为: 选择优质原材料,优化配合比例,掺加适量的外加剂,以及矿渣、粉煤灰等掺合料。通过改善混合物的流动性及施工工艺,最终获得低离析、高流态、质量均匀的高性能混凝土。可见,高性能混凝土利用先进的现代技术对工业建设废渣加以合理利用,在取得较高质量的同时,还能减轻对环境的污染,具有明显的经济效益和环保效益,在路桥施工中应用越来越多。
  二、高性能混凝土特点概述
  (一)耐久性高
  随着车流量的逐渐增多,对路桥工程的施工质量有着更高的要求,混凝土是工程建设的主要材料,通过对混凝土性能的研究,可以不断提高其性能。高性能混凝土的提出以及在工程建设中的应用,对提高工程质量有着显著的功效,尤其是在耐久性能上,与传统混凝土相比具有更明显的优势,不但可以经受车流量的荷载,即便是在台风等较强因素的影响下,工程也不会出现致命病害,可以继续使用。例如上海东海大桥,施工时选用高性能混凝土,耐久性比较高,可以在大桥结构上每隔10m 停放一辆大型集装箱卡车,工程使用年限比较长。
  (二)抗压强度大
  抗压强度是评价混凝土质量的主要指标之一,更是保证工程施工质量的主要因素。高性能混凝土在路桥工程中的应用,可以有效的提高工程抗压强度,与传统混凝土相比在强度上可以扩大一倍,同时并不会增加工程结构的自重。此种特性尤其适合应用在桥梁工程建设中,在降低自重的基础上,保证能够横跨的跨径更长,主梁之间的间距可以工厂,对降低工程造价与工程质量之间矛盾具有重要意义。
  (三)环保性能强
  在节能降耗背景下,路桥工程的建设也需要秉绿色施工,而高性能混凝土的应用正好满足这一要求。因为其所具有的特点,使其在与传统混凝土相比,在保证相同强度的条件下,可以有效减少材料用量,达到节省资源的目的。另外,也在一定程度上减少了运输车辆的油耗、尾气排放等,降低了对生态环境造成的影响。并且,高性能混凝土的使用能够有效缩短工程周期,提高造价管理效率。
  (四)坍落度小
  坍落度指的是混凝土的和易性,决定着其能够完全满足工程施工建设,是影响工程施工质量的另外一个重要数据。与常规混凝土相比,高性能混凝土坍落度更小,在运输以及施工过程中更难出现离析情况,不会对混凝土强度造成太大影响。进而路桥工程投入使用后,结构出现裂缝、不均匀沉降等病害的可能性会比较低,对交通运输质量造成的影响也相对较小。另外,高性能混凝土具有更强的粘接性,在加上离析程度小,对提高路桥工程稳定性以及安全性具有重要意义。
  三、高性能混凝土路桥工程施工工艺分析
  (一)材料拌合
  高性能混凝土在拌合时,用水量少,水胶比相对较低,拌合时相对粘稠,为保证其拌合质量必须要配置相应的搅拌装置。例如卧轴式搅拌机能够在较短的时间内完成搅拌。
  (二)材料计量
  为保证高性能混凝土配置质量,应严格控制原材料计量。要求保证机口拌合物工作度的稳定,降低其波动,在加强对原材料与称重装置管理的基础上,对砂石含水量做好控制。可以在搅拌设备上安装先进的含水测定以及控制设备,在搅拌混凝土材料时,操作人员随时灌注检测设备,如果浓稠度发生变化,则必须要采取措施进行调整,将其控制在允许范围之内。
  (三)材料运输
  混凝土材料运输过程中会受到各种因素的影响,而降低材料性能以及质量,为降低运输过过程中存在的问题,必须要加强对运输车以及路线的管理。高性能混凝土运输与浇筑时,应选用罐车和泵送方式,在运输前做好路线考察,确保能够最短的时间内运输到施工现场。另外,在用手推车运输以及浇筑时,尽量降低操作难度。
  (四)施工养护
  高性能混凝土水灰比比较小,会存在泌水少甚至不泌水的情况。为保证工程质量,必须要在浇筑完成后对其进行洒水养护,避免因为塑性收缩而产生收缩裂缝。并且因为胶凝材料用量较大,必须采取相应的保温措施,以免因为内外温差大而出现温度裂缝。
  四、高性能混凝土在路桥工程中的应用分析
  (一)应用在桥梁施工中
  高性能混凝土在很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造中被广泛应用,包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用在主梁以及墩部和墩基。高性能混凝土具有广泛的应用性,具有易于浇注和捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能,早期強度高,韧性高和体积稳定性好,在恶劣的使用条件下长寿命、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用.延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土,设计寿命100 年,使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇,成为特殊的掺和材料,使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性,又易于施工,直接节约材料成本2000 万元。不仅效果稳定,还能能提前感知混凝土的过度疲劳。在桥梁工程中应用中高性能混凝土的优点主要是:(1)跨径更长;(2)耐久性增强;(3)构件更薄;(4)主梁间距更大;(5)力学性能加强。
  (二)应用在道路施工中
  在道路施工中,高性能混凝土应用十分广泛,它能够长期的经受外部恶劣的自然环境的侵蚀,并且具备较强的抗冲击能力,高性能混凝土可以大大提高路基的稳固性,降低其发生不规则沉降的概率,而且在原料配置时,还能够大幅度降低水泥原料的用量,既提高了结构的稳定性,同时又达到了节约施工成本的效果。高性能混凝土的配置过程较为复杂,其原理主要是通过进行原材料的科学选择和搭配,并适量加入一些能够提高其性能的外加剂,提高其内部结构的密实度和稳定性,并通过增强其强度来提高道路的使用寿命。
  五、高性能混凝土在实际施工应用时的注意事项
  (1)道路的建设施工是国家的重要基础建设项目,由于建设资金高,建设周期长,建设组织工作难度大,因此,项目施工必须保证质量,延长道路的使用寿命。从国家的长远利益出发,进行深层次的高性能混凝土技术的研发是十分必要的,广大科研人员必须在现有基础上进行广泛的技术交流,以促进高效混凝土性能的整体提高;(2)提高高效混凝土的耐久性研究。道路桥梁的使用负荷大,需要进行相应的维修和保养,而提高道路使用年限,减少国家经费开支,节约经济成本的关键是提高道路的耐久性,只有耐久性延长,道路的重建资金才能缩小,众所周知,道路的重新建设费用是远远高于道路的养护费用的,因此提高道路高性能混凝土材料的耐久性,是国家经济发展的客观要求;(3)高效混凝土施工工艺的发展。由于高效混凝土的性质特点都发生了变化,因此,其相应的施工工艺技术手段也需要在现有基础上有所发展。广大技术人员需要进行广泛的技术交流,交流范围必须拓宽,既要保证国内同行业的技术交流,也要促进国际间的技术研讨,只有这样才能丰富高效混凝土的施工工艺;(4)当前道路桥梁高性能混凝土的技术主要途径:需要掺复合高效外加剂,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。通俗的讲,就是高强水泥+复合高效外加剂+优质矿物掺合料+优质骨料。
  结语:
  路桥建设具有重要的现实意义,为促进我国路桥建设事业的进一步发展,必须不断更新设备和技术,采用优质材料和更加科学的施工工艺。混凝土是路桥建设中的重要材料之一,其质量直接关乎路桥安全和使用寿命,普通混凝土虽具有材料获取方便、强度高等优势,但随着交通荷载的增大,对路桥的质量要求更为严格。高性能混凝土是对普通混凝土的改进,强度、韧性、耐久性和体积稳定性具有明显提升,在今后施工中值得推广应用。
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