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浅谈公路桥梁施工中高性能混凝土的使用

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【摘要】公路桥梁由于其自身的特性,因而在施工当中一般使用高性能混凝土,本文介绍了高性能混凝土以及其在公路桥梁当中的使用

【关键词】高性能混凝土;特点;公路;桥梁

随着现代化城市的不断发展和扩张,公路和桥梁等各种城市基础设施都在不断扩建中,传统的混凝土虽然拥有原料易得、成本低、操作简便等优点,但其耐久性却并不好,正常使用年限为50年,在严酷条件下使用20年甚至10余年就遭到本质性破坏,因而现代城市基础建设越来越广泛运用高性能混凝土。我国最早应用高性能混凝土的是1991年广东国贸大厦工程,当时采用了C60的粉煤灰泵送高性能混凝土。本文将就高性能混凝土在公路桥梁施工中的使用作一概括。

一、高性能混凝土的特点

高性能混凝土的材料与普通混凝土相比,除了原有的水泥、水、砂和石以外,还添加了高效外加剂和矿物质超细粉粒,因而具备了高施工性、高抗渗性、高体积稳定性(硬化过程中不开裂,收缩徐变小)、高工作性能、高抵抗有害介质腐蚀破坏的能力、较高强度,并保持其强度持续增长,最终获得高耐久性能(耐久性提高到200年以上)。高性能混凝土最大的特点就是有很高的耐久性,耐久性不仅是对混凝土功能的一种描述,而且它也能够节约自然资源,减少建筑垃圾排放以及保护自然环境,因此耐久性对于混凝土来说有极其重要的地位。正是由于高性能混凝土有很高的耐久性以及其它的特性,从而使得其在工程中的应用也越来越广泛。

二、高性能混凝土运用于公路桥梁施工中的必要性

公路桥梁由于其自身的特性,因而不能像其它普通建筑物那样选择材料。日本的一些钢筋混凝土桥梁,投入使用不到20年,由于碱骨料反应,使桥梁到a处遍布裂缝,完全失去了使用能力,不得不炸掉重建;我国海滨的一些钢筋混凝土公路桥,自1990年左右建成投入使用,约经10年,混凝土保护层大片脱落,钢筋严重锈蚀,结果只能在旁边另架新桥。对于公路施工来说,由于其经常要承受车辆荷载,其需要的材料应该具有耐磨损性、较高的抗冲击能力、较强的抗冻融能力、较大的抗剪切能力以及耐久性和和易性;对于桥梁施工来说,其不仅要有公路的功能,而且还要承受大跨度,因而其施工所需的材料还要拥有较高的强度和迟缓变形的能力。由此可见,普通的混凝土很难满足公路和桥梁施工当中对施工材料的性能要求,而高性能混凝土却可以,因此在公路和桥梁建设的当中有必要使用高性能混凝土。

三、高性能混凝土在公路和桥梁施工中的使用

1、高性能混凝土在公路施工中的使用

正如前面所说的,公路要经常承受车辆荷载,因而经常会受到大量冲击力的作用,并且也会受到车轮产生的摩擦力,另外雨天路面常会积水,寒冷天气路面亦会结冰,因而公路施工常使用抗冲击力、耐磨、防渗以及抗冻融的高性能混凝土。另外,在配制高性能混凝土时一般都加入粉煤灰或其它细骨料,它一方面能改善混凝土的和易性,使混凝土更加具有施工性,另一方面也充分发挥它们的活性和填充性能,以达到高强,高性能的目标,从而更加适合于公路施工。

在公路施工中,由于是大面积混凝土浇筑,如果使用普通混凝土,为了防止混凝土浇筑过程中产生热量无法散去从而使路面收缩开裂,往往需留伸缩缝处理,但留缝不仅操作复杂,清理麻烦,处理不好,还会留下渗漏等隐患,对抗裂不利,严重影响了公路的正常使用功能,而使用微膨胀高性能混凝土浇筑,可以补偿温差产生的内应力,从而减少浇筑过程中产生的裂缝,因而可取消伸缩缝,从而大大减轻了工作量。

2、高性能混凝土在桥梁施工中的使用

桥梁不仅拥有与公路相似的特点,而且还拥有大跨度以及大体积混凝土结构,因而桥梁施工中对施工材料的性能要求更加苛刻,包括承台大体积混凝土、主塔、主梁以及桥面铺装等在内的所有结构都需要用高性能混凝土。

桥梁施工中有一些大体积混凝土(如大桥承台)需要浇筑,如果使用普通混凝土,由于其极限拉伸变形小,因此浇筑后的结构收缩开裂时有发生,严重影响它的使用寿命,采用膨胀剂或膨胀水泥制备微膨胀混凝土,具有较理想的抗裂防渗效果。大体积混凝土施工最突出的问题是其内部水化热过高,而又不易散发,导致混凝土内外温差过大而产生收缩裂缝。采用微膨胀混凝土可以补偿由于温差产生的内应力,从根本上解决因冷所造成的温差裂缝并降低水化热。

桥梁施工中有些结构用普通混凝土难以振捣浇筑甚至无法浇筑,例如水下浇筑时,靠混凝土自身重量产生流动在桩基底部摊平和压实,若流动性较差,容易引发质量事故,而使用自密实混凝土可以解决这个问题,自密实混凝土是高性能混凝土的一种,它的拌和物具有很高的流动性而不离析,不泌水,可不振捣而自行流平,并充满模型和包括钢筋;其坍落度经时损失小。由于免振自密实混凝土水泥的用量低,废渣利用率大,施工性能好,从而可节能利废,节省人力物力,加快施工进度,井底混凝土综合造价,并解决浇筑混凝土扰民的问题。

在一些大型桥梁工程中,为提高单桩的承载能力,桩的长度和横截面都较大,单桩所需灌注的混凝土方量较大,灌注时间较长,尤其是在炎热的夏季,必须把混凝土的初凝时间大大延长,才能保证一次灌注成功,普通商品混凝土缓凝剂,由于具有引入空气的性质,掺量过多会引起混凝土强度的降低和硬化不良,且缓凝时间较短,一般不能用于需要长时间延续混凝土凝结的地方,但超缓凝高性能混凝土基本不引入空气,并可尽量推迟凝结时间,且开始凝结后强度发展很快,从而解决了关注时间长造成的麻烦。

结 语

公路和桥梁由于其自身的特点,使用普通混凝土会使其使用性能大大降低,甚至不能达到需求的标准,而高性能混凝土不仅具有高强度、高施工性,而且还具有高耐久性,从而降低的施工难度并大大延长了公路桥梁的使用年限,降低了施工和维护成本,节约了建筑材料,减少了建筑垃圾的排放,间接起到了保护环境的作用。随着各种高性能混凝土的不断发展,其在公路和桥梁甚至城市建设当中将会扮演越来越不可替代的作用。