【高性能混凝土在公路工程施工中的应用研究】高性能混凝土在公路工程

　　【摘 要】本文首先对高性能混凝土作初步介绍，对其性能特征进行了粗略分析，并分析了它在公路工程中的应用特性。　　【关键词】高性能混凝土；公路工程；应用　　1．引言
　　高性能混凝土（High performance concrete,简称HPC）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。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对下列性能重点予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。随着混凝土技术的不断成熟，它在公路工程施工中得到了广泛的应用。
　　2．高性能混凝土的特性
　　（1）自密实性
　　高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。
　　（2）体积稳定性
　　高性能混凝土的体积稳定性较高，表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量为20～25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土，其弹性模可达40～45GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土，90天龄期的干缩值低于0.04%。
　　（3）强度
　　高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。目前，28d平均强度介于100～120MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。
　　（4）水化热
　　由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。
　　（5）收缩和徐变
　　高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度，仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土与普通强度混凝土相比较，高性能混凝土的徐变总量（基本徐变与干燥徐变之和）有显著减少。在徐变总量中，干燥徐变值的减少更为显著，基本徐变仅略有一些降低。而干燥徐变与基本徐变的比值，则随着混凝土强度的增加而降低。
　　（6）耐久性
　　高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的渗透率，明显低于普通混凝土。高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。
　　（7）耐火性
　　高性能混凝土在高温作用下，会产生爆裂、剥落。由于混凝土的高密实度使自由水不易很快地从毛细孔中排出，再受高温时其内部形成的蒸汽压力几乎可达到饱和蒸汽压力。在300°C温度下，蒸汽压力可达8MPa，而在350°C温度下，蒸汽压力可达17MPa，这样的内部压力可使混凝土中产生5MPa拉伸应力，使混凝土发生爆炸性剥蚀和脱落。因此高性能混凝土的耐高温性能是一个值得重视的问题。为克服这一性能缺陷，可在高性能和高强度混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能熔解、挥发，形成许多连通的孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。
　　3．高性能混凝土设计依据及设计法则
　　混凝土的配合比设计根据设计及《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》要求进行，具体地应根据混凝土的设计年限，混凝土环境类别（碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融环境及磨蚀）及作用等级，强度等级、混凝土用原材料品质以及施工工艺对工作性的要求。
　　高性能混凝土的设计有它自独有的设计法则，主要有以下三个
　　（1）混凝土密实体积法则
　　混凝土的组成是以石子为骨架，以砂子为填充石子间的空隙，又以浆体填充砂石空隙，并包裹砂石表面，以减少砂石间的摩擦阻力，保证混凝土有足够的流动性。这样，可塑状态混凝土总体积为水、水泥（胶凝材料）、砂、石的密实体积之和。
　　（2）胶水比法则
　　可塑状态混凝土水胶比的大小决定了混凝土的强度，并影响硬化混凝土的耐久性。混凝土的强度与水泥强度成正比，与胶水比成正比。胶水比一经确定，绝不能随意变动。
　　（3）最小单位加水量或最小胶凝材料用量法则
　　在灰胶比固定、原材料一定的情况下，使用满足工作性的最小加水量，可得到体积稳定的、经济的混凝土。
　　（4）最小水泥用量法则
　　在满足工程施工性能要求的情况下，使用最少的水泥来设计满足要求的混凝土。
　　4．高性能混凝土原材料选择设计
　　高性能混凝土的设计生产对其原材料有着严格的要求，表现在：
　　（1）水泥：配制高性能混凝土宜选用标号不低于32.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其余性能应符合GB175的规定。不宜采用早强水泥。水泥比表面积不宜超过350㎡/㎏,碱含量不宜超过0.6％。游离氧化钙含量不宜超过1.5％。4.泥熟料中C3A含量应不宜超过8%。
　　（2）粗集料: 粗骨料应选择级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的碎石。也可采用碎卵石和卵石，不宜采用砂岩碎石。骨料宜采用二级配石，粗骨料最大粒径不大于31.5mm，且不超过钢筋保护层厚度的2/3，不超过钢筋最小间距的3/4，强度高的混凝土颗粒粒径不大于25mm。粗集料的松散堆积密度应大于1500kg/cm3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率易小于2%。（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）。
　　（3）粉煤灰等其它掺加料：应选用来源固定、品质稳定、来自固定的产品。产品质量要符合技术条件的要求。
　　（4）水：拌制高性能混凝土的水，其质量应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63的规定。凡符合饮用水标准的水，即可使用。
　　（5）外加剂。采用符合《混凝土外加剂》GB/T8076及《混凝土泵送剂》JC473的规定或经部级鉴定的产品，并经检验合格后方可使用。
　　5．高性能混凝土在公路工程施工工艺
　　（1）混凝土拌合。材料计量必须准确，搅拌必须采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅拌。
　　（2）浇筑与振捣。混凝土入模前应测定混凝土的温度、坍落度和含气量，混凝土浇筑的自由倾落度不得大于2m，当大于2m时应有辅助器具输送混凝土，保证混凝土不离析。混凝土的浇筑应采用分层连续推进的方法进行，浇筑时间间隙不超过90分钟，不得随意留施工缝。
　　高性能混凝土流动性较好，易于流平和密实，故不需强力振捣，只需用低频振捣器振捣，且可加大振捣点间距，缩短振捣时间，不得随意加密和漏振，每点的振捣以表面乏浆或不冒泡为准，一般不超过30s，避免过振。但对钢筋间距小而密集等仍需酌情加振捣，避免漏振。
　　浇筑完毕，应仔细将混凝土表面压实抹平，抹平时严禁洒水。
　　此外，还有混凝土的养生等施工工艺
　　6．总结
　　高性能混凝土从加工材料的选择,到施工工艺都有着严格的要求，它优异的工程特性使它在公路工程施工中有着广泛的应用。
　　参考文献：
　　[1]张勇,杨富民.高性能混凝土在我国高速铁路工程中的应用[A].建设工程混凝土应用新技术[C].2009年.
　　[2]李广森,潘伟.某工程中采用高性能混凝土的配制和试验[A].港口工程分会技术交流文集[C].2005年.
　　[3]廖永根.公路路面高性能混凝土在滑模摊铺施工中的应用[J].路基工程.2005年04期.
　　作者简介：
　　蔡绍林，男（1979-），重庆锦通建设集团有限公司，研究方向：路桥