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【摘要】 高性能混凝土是新兴技术的结晶,是在社会总体技术水平发展和客观需要的背景下诞生的,从被应用之初就表现出来良好的工程性能和技术性。本文对道路桥梁施工中高性能混凝土的应用进行了分析探讨。
【关键词】 道路桥梁施工;高性能;混凝土
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。高性能混凝土在配制时的基本思想是:通过严格的选材,使各种骨料的配比达到最优,掺入高效复合外加剂,同时掺入一些工业废料如矿渣、硅灰、粉煤灰等,并从混凝土搅拌物的流动性和设备施工工艺方面考虑,以获得低离析、高流态、质量均匀的高强混凝土。除此之外与普通混凝土材料相比,它还具有很高的耐久性能。
一、高性能混凝土的特性
(一)高耐久性
混凝土耐久性有两个方面的要求,即自然老化和人为劣化。自然老化指的是混凝土在自然条件下随着时间的推移受到气温变化、日晒雨淋、冻融循环、干湿交替等作用发生结构性能的变化,使混凝土发生剥落或疏松等现象。人为劣化指的是混凝土在生产和使用过程中存在不合理的应用使得混凝土产生性能降低的现象发生,如磨损使得混凝土降低了其耐久性。
(二)高强度
混凝土强度对结构来说是最根本的性能要求。不同的混凝土强度要求,对混凝土的结构要求也不一样,有些结构要求其抗压强度和抗剪强度比较强,而有的则要求其结构有较强的抗拉强度,有的结构需要抗磨损性、抗疲劳强度和抗冲切等要求。
(三)高体积稳定性
混凝土的体积稳定性即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化过程中其不会出现开裂、收缩徐变小等现象。而混凝土的体积稳定性直接影响其结构的受力性能,严重者会影响道路桥梁结构的安全。混凝土的体积稳定性分为三种,一类为收缩变形,即混凝土在凝结过程中发生的变形;另一类为温度变形,即混凝土在温度作用下的体积变形。混凝土受到热胀冷缩使结构发生裂缝或受到破坏。第三类为体积变形,即混凝土在承受荷载后发生的体积变形,如弹性变形。混凝土在受力后产生弹性变形比较严重,要是弹性变形减小,就要提高混凝土的弹性模量。
(四)经济性
高性能混凝土具有良好的耐久性和工艺性能满足结构功能要求和施工工艺要求,能最大限度地延长混凝土结构的使用年限同时降低工程造价;高性能混凝土良好的工作性也降低了施工人员的劳动强度,降低工程时间和人力成本,加快施工进度。
(五)高工艺性
良好的工艺性是生产高性能混凝土的重要保障。混凝土的工艺性包括对搅和、运输、浇灌等操作工序有严格的要求,高性能混凝土使用的基础材料稳定性高,采用先进生产工艺,在计量、检验、质量等方面均准确稳定可靠,在施工过程中不发生离析现象,施工完成后混凝土密实、平整、匀质。
二、高性能混凝土在道路中的应用
1997年召开的第十六届国际混凝土路面会议中,议会人员对于路面的设计提出了明确的要求,要求路面设计满足平均强度并且具有一定的耐久性能要求。高速公路的质量直接影响着公路使用人员的生命安全。所以,高速公路的建设质量对于施工质量的要求非常高,对于混凝土的要求相应的也就更为严格。将高性能混凝土应用在道路工程建设中,一方面解决了道路耐久性和施工水泥用量少之间的矛盾;另一方面也显著提高了路基施工质量,确保路基不下沉。高性能道路混凝土的重要特质是具有高抗折强度、具有高强路面承受能力、使用寿命长、施工造价低等特点。提高混凝土道路表面的致密性是通过提高混凝土特性来实现的。高性能混凝土的诸多特质都符合道路高强度的要求。同时,公路建设中要依据公路建设的具体要求和路况条件,科学合理地使用高性能混凝土;在现代道路建设中并不是所有高性能混凝土的使用都是合理的,我们在施工中应综合考虑混凝土的不同方面的性能按照施工需要来进行研发。在生产中改变混凝土的施工工艺,不是局限在滑模摊铺的施工方式,而是采用高流态(接近自流平)性铺设方法来施工,则该方法将进一步丰富了道路高性能混凝土的应用方法,此方法将带来不可估量的经济效益和社会效益。
三、高性能混凝土在桥梁中的应用
高性能混凝土广泛用于离岸结构物或长跨度的桥梁建造中,包括长跨度桥梁所用的拌合物、主梁、墩部和墩基。高性能混凝土在施工中的应用使桥梁设计中可以采用更坚固、更轻便的结构,使主梁的间距更大、桥梁的跨径更长、结构设计更为合理,即便是在非常恶劣的环境下也能够保证桥梁有较长的使用寿命。高性能混凝土因为具有早期强度高、体积稳定性好和韧性高、在恶劣的使用条件下高强度、高流动性、寿命长与优异的耐久性等特点而被广泛应用。推广高性能混凝土在桥梁中的应用可延长桥梁的使用年限,并且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桥梁工程建设的目标。国内应用较好的如上海东海大桥用的高性能混凝土,设计使用寿命为100年,使用的"高性能海工混凝土"既有耐久性、高强度、抗腐蚀等特点,又易于施工,直接节约材料成本2000万元。高性能混凝土是一种能满足特殊用途和特殊性能的混凝土,仅采用普通材料、常规拌和、浇筑和养护等措施不能够达到高性能混凝土的要求,必须要通过提高浇筑、捣实等制作工艺来提高混凝土的初期强度、刚度、长期力学性能和体积稳定性以及延长高性能混凝土在恶劣环境下的使用时间等诸多特点。
四、高性能混凝土在道路桥梁工程中应用时注意事项
(一)控制高性能混凝土原材料质量及配比设计
施工人员要全面收集原材料信息,精选原材料。加强原材料施工和管理,混凝土材料的变性将影响混凝土强度。因此,收料人员应严把质量关,不允许不合格品在施工中应用,以保证混凝土质量和施工质量。安排专人定期检查、测定混凝土各种原材料的生产状态,对原材料的进料、储存、计量进行全方位监控;为确保混凝土使用强度,应采取将毛细孔填满来增加混凝土密实性的措施。因而,需要在配比中加入微米级超细活性颗粒进行处理,使超细活性颗粒在水泥浆微细空隙中水化,填充毛细孔进而达到增密和增强作用。选择合适的需要掺入的高性能的外加剂。高性能混凝土在施工之前要对其进行湿养护,调节水灰比,防止塑性收缩产生裂缝。由于混凝土中胶凝材料用量比例比较大,应采取保温措施防止室内外温差过大出现裂缝。
(二)加强高性能混凝土施工质量控制
1. 高性能混凝土在施工之前要根据实际施工要求设计出合理的物料配比,测定出砂石中的含水量,并保障高性能混凝土在施工期内的主要性能不会发生大幅度的波动,能够满足施工要求。在施工方案中事先确定的施工缝预留位置不能随意变更,施工缝的接槎处理时在混凝土强度达到1.2Mp以上,在已硬化的混凝土表面清除浮浆水泥和松动砂石,将缝处混凝土表面凿毛、用水冲洗掉杂物等,再用高标号水泥砂浆浇抹表面用混凝土细致捣实使新混凝土密实结合。
2.进行多次振捣方式确保施工质量。因振捣方式不对而产生混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题时,应对混凝土进行多次振捣或多次搓压表面,不容易产生收缩裂缝,能有效防止表层裂纹,进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率,保证混凝土的耐久性。
五、结语
道路桥梁建设施工企业应针对道路桥梁施工管理工作的要点以及影响施工质量、成本的各项因素进行相应技术措施、手段的完善与应用现道路桥梁高性能混凝土的技术相结合。高性能混凝土在道路桥梁工程应用中,设计者和施工者应该在围绕混凝土的具体特征和道路桥梁施工要求的基础上,注重资源的优化配置,以最大限度发挥高性能混凝土的各种性能特征,为提高道路桥梁施工工程质量奠定必要的物质基础。
参考文献
[1] 赵景彬.浅析桥梁工程中的大跨度预应力技术田[J].民营科技,2013,(10).
[2] 张鹤飞.陈亚楠探究公路桥梁施工中预应力技术应用田[J].黑龙江科技信息,2013,(23).
【关键词】 道路桥梁施工;高性能;混凝土
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。高性能混凝土在配制时的基本思想是:通过严格的选材,使各种骨料的配比达到最优,掺入高效复合外加剂,同时掺入一些工业废料如矿渣、硅灰、粉煤灰等,并从混凝土搅拌物的流动性和设备施工工艺方面考虑,以获得低离析、高流态、质量均匀的高强混凝土。除此之外与普通混凝土材料相比,它还具有很高的耐久性能。
一、高性能混凝土的特性
(一)高耐久性
混凝土耐久性有两个方面的要求,即自然老化和人为劣化。自然老化指的是混凝土在自然条件下随着时间的推移受到气温变化、日晒雨淋、冻融循环、干湿交替等作用发生结构性能的变化,使混凝土发生剥落或疏松等现象。人为劣化指的是混凝土在生产和使用过程中存在不合理的应用使得混凝土产生性能降低的现象发生,如磨损使得混凝土降低了其耐久性。
(二)高强度
混凝土强度对结构来说是最根本的性能要求。不同的混凝土强度要求,对混凝土的结构要求也不一样,有些结构要求其抗压强度和抗剪强度比较强,而有的则要求其结构有较强的抗拉强度,有的结构需要抗磨损性、抗疲劳强度和抗冲切等要求。
(三)高体积稳定性
混凝土的体积稳定性即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热,硬化过程中其不会出现开裂、收缩徐变小等现象。而混凝土的体积稳定性直接影响其结构的受力性能,严重者会影响道路桥梁结构的安全。混凝土的体积稳定性分为三种,一类为收缩变形,即混凝土在凝结过程中发生的变形;另一类为温度变形,即混凝土在温度作用下的体积变形。混凝土受到热胀冷缩使结构发生裂缝或受到破坏。第三类为体积变形,即混凝土在承受荷载后发生的体积变形,如弹性变形。混凝土在受力后产生弹性变形比较严重,要是弹性变形减小,就要提高混凝土的弹性模量。
(四)经济性
高性能混凝土具有良好的耐久性和工艺性能满足结构功能要求和施工工艺要求,能最大限度地延长混凝土结构的使用年限同时降低工程造价;高性能混凝土良好的工作性也降低了施工人员的劳动强度,降低工程时间和人力成本,加快施工进度。
(五)高工艺性
良好的工艺性是生产高性能混凝土的重要保障。混凝土的工艺性包括对搅和、运输、浇灌等操作工序有严格的要求,高性能混凝土使用的基础材料稳定性高,采用先进生产工艺,在计量、检验、质量等方面均准确稳定可靠,在施工过程中不发生离析现象,施工完成后混凝土密实、平整、匀质。
二、高性能混凝土在道路中的应用
1997年召开的第十六届国际混凝土路面会议中,议会人员对于路面的设计提出了明确的要求,要求路面设计满足平均强度并且具有一定的耐久性能要求。高速公路的质量直接影响着公路使用人员的生命安全。所以,高速公路的建设质量对于施工质量的要求非常高,对于混凝土的要求相应的也就更为严格。将高性能混凝土应用在道路工程建设中,一方面解决了道路耐久性和施工水泥用量少之间的矛盾;另一方面也显著提高了路基施工质量,确保路基不下沉。高性能道路混凝土的重要特质是具有高抗折强度、具有高强路面承受能力、使用寿命长、施工造价低等特点。提高混凝土道路表面的致密性是通过提高混凝土特性来实现的。高性能混凝土的诸多特质都符合道路高强度的要求。同时,公路建设中要依据公路建设的具体要求和路况条件,科学合理地使用高性能混凝土;在现代道路建设中并不是所有高性能混凝土的使用都是合理的,我们在施工中应综合考虑混凝土的不同方面的性能按照施工需要来进行研发。在生产中改变混凝土的施工工艺,不是局限在滑模摊铺的施工方式,而是采用高流态(接近自流平)性铺设方法来施工,则该方法将进一步丰富了道路高性能混凝土的应用方法,此方法将带来不可估量的经济效益和社会效益。
三、高性能混凝土在桥梁中的应用
高性能混凝土广泛用于离岸结构物或长跨度的桥梁建造中,包括长跨度桥梁所用的拌合物、主梁、墩部和墩基。高性能混凝土在施工中的应用使桥梁设计中可以采用更坚固、更轻便的结构,使主梁的间距更大、桥梁的跨径更长、结构设计更为合理,即便是在非常恶劣的环境下也能够保证桥梁有较长的使用寿命。高性能混凝土因为具有早期强度高、体积稳定性好和韧性高、在恶劣的使用条件下高强度、高流动性、寿命长与优异的耐久性等特点而被广泛应用。推广高性能混凝土在桥梁中的应用可延长桥梁的使用年限,并且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桥梁工程建设的目标。国内应用较好的如上海东海大桥用的高性能混凝土,设计使用寿命为100年,使用的"高性能海工混凝土"既有耐久性、高强度、抗腐蚀等特点,又易于施工,直接节约材料成本2000万元。高性能混凝土是一种能满足特殊用途和特殊性能的混凝土,仅采用普通材料、常规拌和、浇筑和养护等措施不能够达到高性能混凝土的要求,必须要通过提高浇筑、捣实等制作工艺来提高混凝土的初期强度、刚度、长期力学性能和体积稳定性以及延长高性能混凝土在恶劣环境下的使用时间等诸多特点。
四、高性能混凝土在道路桥梁工程中应用时注意事项
(一)控制高性能混凝土原材料质量及配比设计
施工人员要全面收集原材料信息,精选原材料。加强原材料施工和管理,混凝土材料的变性将影响混凝土强度。因此,收料人员应严把质量关,不允许不合格品在施工中应用,以保证混凝土质量和施工质量。安排专人定期检查、测定混凝土各种原材料的生产状态,对原材料的进料、储存、计量进行全方位监控;为确保混凝土使用强度,应采取将毛细孔填满来增加混凝土密实性的措施。因而,需要在配比中加入微米级超细活性颗粒进行处理,使超细活性颗粒在水泥浆微细空隙中水化,填充毛细孔进而达到增密和增强作用。选择合适的需要掺入的高性能的外加剂。高性能混凝土在施工之前要对其进行湿养护,调节水灰比,防止塑性收缩产生裂缝。由于混凝土中胶凝材料用量比例比较大,应采取保温措施防止室内外温差过大出现裂缝。
(二)加强高性能混凝土施工质量控制
1. 高性能混凝土在施工之前要根据实际施工要求设计出合理的物料配比,测定出砂石中的含水量,并保障高性能混凝土在施工期内的主要性能不会发生大幅度的波动,能够满足施工要求。在施工方案中事先确定的施工缝预留位置不能随意变更,施工缝的接槎处理时在混凝土强度达到1.2Mp以上,在已硬化的混凝土表面清除浮浆水泥和松动砂石,将缝处混凝土表面凿毛、用水冲洗掉杂物等,再用高标号水泥砂浆浇抹表面用混凝土细致捣实使新混凝土密实结合。
2.进行多次振捣方式确保施工质量。因振捣方式不对而产生混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题时,应对混凝土进行多次振捣或多次搓压表面,不容易产生收缩裂缝,能有效防止表层裂纹,进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率,保证混凝土的耐久性。
五、结语
道路桥梁建设施工企业应针对道路桥梁施工管理工作的要点以及影响施工质量、成本的各项因素进行相应技术措施、手段的完善与应用现道路桥梁高性能混凝土的技术相结合。高性能混凝土在道路桥梁工程应用中,设计者和施工者应该在围绕混凝土的具体特征和道路桥梁施工要求的基础上,注重资源的优化配置,以最大限度发挥高性能混凝土的各种性能特征,为提高道路桥梁施工工程质量奠定必要的物质基础。
参考文献
[1] 赵景彬.浅析桥梁工程中的大跨度预应力技术田[J].民营科技,2013,(10).
[2] 张鹤飞.陈亚楠探究公路桥梁施工中预应力技术应用田[J].黑龙江科技信息,2013,(23).