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【摘要】：文章简单介绍了研究高性能混凝土在路桥中应用的意义以及确定高性能混凝土的主要技术指标，结合工程实践，分析了高性能混凝土在道路桥梁施工中的应用，提出了提高高性能混凝土技术性能的主要措施。
【关键词】：道路桥梁；高性能混凝土；应用
中图分类号：TV544+.92文献标识码：A
引言
目前高性能混凝土除在高层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和耐久性,普通混凝土不能長久作用,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。
1研究高性能混凝土在路桥中应用的意义
随着对交通运输要求的日益提高,发展“长寿命低维护路面”,采用高性能路面混凝土,提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前路面混凝的发展趋势。
1.1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。提高混凝土路面表面的致密性、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。
1.2高性能路桥路面混凝土的强度。高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折强度。使用高性能路面混凝土可以显著提高路面的承载能力,延长使用寿命或减薄路面的厚度以降低工程造价。
1.3高性能路桥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够的耐久性,能够抵抗气候和环境的长期破坏作用,保证在路面的设计使用期限内,混凝土能够正常工作。
1.4高性能路面混凝土的变形性质 ：
（1）路面板表面积很大,蒸发量大,干缩有可能引起路面表面产生收缩裂缝,需加强养护。
（2）抗折弹性模量高性能路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级的高性能路面混凝土的配合比中,骨料用量较少,粗骨料最大粒径较小。
2、确定高性能混凝土的主要技术指标
2.1 坍落度
坍落度是检测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。目前国内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。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。
2.2 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。
3、混凝土在公路中的应用
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,高性能混凝土在公路应用中,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;另一方面需解决公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。同时掺人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。
公路高性能混凝土应根据公路混凝土的特点,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。但如果能从改变公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公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。
4、高性能混凝土在桥梁中的应用
高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造,包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性,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,在恶劣的使用条件下寿命长、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。人们所关注的是高性能混凝土,而不仅仅是高强度混凝土。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,还能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是:a.跨径更长;b.主梁间距更大;c.构件更薄;d.耐久性增强;e.力学性能加强。
5、提高高性能混凝土技术性能的主要措施
5.1提高强度的主要措施
（1）严格控制原材料质量。高性能混凝土宜选用质量稳定的52.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥配制。粗骨料宜采用岩石立方体抗压强度不低于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;细骨料采用细度模数不低于2.6的中砂,含泥量应控制在l％以内,且继配良好。
（2）掺加活性掺合料高活性掺合性料品种主要有硅灰、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等。掺合料掺人混凝土中可使混凝土的强度提高,高活性掺合料具有“微集料效应”和“形态效应”,有利于填充在水泥颗粒的空隙中,减小了混凝土的空隙率,增加了混凝土的密度,使混凝土的抗渗性能明显提高。高活性掺合料还具有活性效应,在混凝土中掺人活性掺合料,能有效降低水化热,减少混凝土的收缩,改善混凝土的工作性,调整混凝土内部结构,阻碍侵蚀性介质侵入,提高混凝土的抗腐蚀能力,从而提高混凝土的耐久性。
（3）活性掺合料活性的改善
a 复掺技术。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,充分利用高活性掺合料的不同形态、不同活性、不同溶出组成,进行科学合理的有效掺配,以取得更高的活性。
b活性激发剂技术。如活性A120,较高的烧粘土,粉煤灰和沸石等超细粉料中加入硫酸盐激发剂——石膏,可使水泥石的孔隙更小,结构更致密,不会产生体积安定性不良现象。
5.2保证流动性的主要措施
（1）掺入高效减水剂。降低混凝土的水灰化,改善和易性,提高混凝土的流动性,并达到高强的效果。
（2）掺入特殊的保塑组分以保证混凝土在出机3h以内坍落度损失小于15％。
（3）粗骨料选用级配良好的5mm-20mm的碎卵石,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粘聚性和保水性。
5.3降低水化热的主要措施
（1）水泥用量尽量降低。一般小于等于450kg/m3
（2）掺人优质的活性掺合料,一般大于等于100kg/m3
（3）掺人保塑剂与缓凝剂;
（4） 掺加高效减水剂。
结束语
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。
参考文献：
[1]H.索默.高性能混凝土的耐久性[M]北京:科学出版社,1998
[2]陈家辉.高性能混凝土应用现状及其前景啪广东土木与建筑,2000
[3]郑建岚.现代混凝土结构技术[M]北京:人民交通出版社,2000
【关键词】：道路桥梁；高性能混凝土；应用
中图分类号：TV544+.92文献标识码：A
引言
目前高性能混凝土除在高层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和耐久性,普通混凝土不能長久作用,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。
1研究高性能混凝土在路桥中应用的意义
随着对交通运输要求的日益提高,发展“长寿命低维护路面”,采用高性能路面混凝土,提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前路面混凝的发展趋势。
1.1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。提高混凝土路面表面的致密性、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。
1.2高性能路桥路面混凝土的强度。高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折强度。使用高性能路面混凝土可以显著提高路面的承载能力,延长使用寿命或减薄路面的厚度以降低工程造价。
1.3高性能路桥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够的耐久性,能够抵抗气候和环境的长期破坏作用,保证在路面的设计使用期限内,混凝土能够正常工作。
1.4高性能路面混凝土的变形性质 ：
（1）路面板表面积很大,蒸发量大,干缩有可能引起路面表面产生收缩裂缝,需加强养护。
（2）抗折弹性模量高性能路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级的高性能路面混凝土的配合比中,骨料用量较少,粗骨料最大粒径较小。
2、确定高性能混凝土的主要技术指标
2.1 坍落度
坍落度是检测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。目前国内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。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。
2.2 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。
3、混凝土在公路中的应用
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,高性能混凝土在公路应用中,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;另一方面需解决公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。同时掺人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。
公路高性能混凝土应根据公路混凝土的特点,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。但如果能从改变公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公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。
4、高性能混凝土在桥梁中的应用
高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造,包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性,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,在恶劣的使用条件下寿命长、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。人们所关注的是高性能混凝土,而不仅仅是高强度混凝土。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,还能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是:a.跨径更长;b.主梁间距更大;c.构件更薄;d.耐久性增强;e.力学性能加强。
5、提高高性能混凝土技术性能的主要措施
5.1提高强度的主要措施
（1）严格控制原材料质量。高性能混凝土宜选用质量稳定的52.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥配制。粗骨料宜采用岩石立方体抗压强度不低于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;细骨料采用细度模数不低于2.6的中砂,含泥量应控制在l％以内,且继配良好。
（2）掺加活性掺合料高活性掺合性料品种主要有硅灰、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等。掺合料掺人混凝土中可使混凝土的强度提高,高活性掺合料具有“微集料效应”和“形态效应”,有利于填充在水泥颗粒的空隙中,减小了混凝土的空隙率,增加了混凝土的密度,使混凝土的抗渗性能明显提高。高活性掺合料还具有活性效应,在混凝土中掺人活性掺合料,能有效降低水化热,减少混凝土的收缩,改善混凝土的工作性,调整混凝土内部结构,阻碍侵蚀性介质侵入,提高混凝土的抗腐蚀能力,从而提高混凝土的耐久性。
（3）活性掺合料活性的改善
a 复掺技术。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,充分利用高活性掺合料的不同形态、不同活性、不同溶出组成,进行科学合理的有效掺配,以取得更高的活性。
b活性激发剂技术。如活性A120,较高的烧粘土,粉煤灰和沸石等超细粉料中加入硫酸盐激发剂——石膏,可使水泥石的孔隙更小,结构更致密,不会产生体积安定性不良现象。
5.2保证流动性的主要措施
（1）掺入高效减水剂。降低混凝土的水灰化,改善和易性,提高混凝土的流动性,并达到高强的效果。
（2）掺入特殊的保塑组分以保证混凝土在出机3h以内坍落度损失小于15％。
（3）粗骨料选用级配良好的5mm-20mm的碎卵石,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粘聚性和保水性。
5.3降低水化热的主要措施
（1）水泥用量尽量降低。一般小于等于450kg/m3
（2）掺人优质的活性掺合料,一般大于等于100kg/m3
（3）掺人保塑剂与缓凝剂;
（4） 掺加高效减水剂。
结束语
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。
参考文献：
[1]H.索默.高性能混凝土的耐久性[M]北京:科学出版社,1998
[2]陈家辉.高性能混凝土应用现状及其前景啪广东土木与建筑,2000
[3]郑建岚.现代混凝土结构技术[M]北京:人民交通出版社,2000