談公路橋梁施工中高性能混凝土的應(yīng)用
2010-11-18
高性能混凝土是近期混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向,高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土,必須采用嚴(yán)格的施工工藝,采用優(yōu)質(zhì)材料配制,便于澆筑、振搗時不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期強度高、具有長期的力學(xué)性能,抗?jié)B性,密實性,水化熱,韌性,體積穩(wěn)定性等性能的耐久的混凝土,特別適用于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)。由于高性能混凝土具有綜合的優(yōu)異技術(shù)特性,引起了國內(nèi)外材料界與工程界的廣泛重視與關(guān)注。十多年來,世界上許多國家相繼投入了大量的人力、財力、物力進行該項研究與開發(fā)應(yīng)用,使高性能混凝土技術(shù)取得了很大的進展,在原料的選擇、配合比設(shè)計、物理力學(xué)性能、耐久性、工作性、結(jié)構(gòu)性能以至應(yīng)用技術(shù)等方面都取得了既有理論基礎(chǔ)又有實用價值的科技成果。
高性能混凝土為一種能滿足特殊性能和特殊用途的混凝土,僅采用常規(guī)材料、普通拌和、澆筑和養(yǎng)護等措施達不到高性能混凝土的要求,而是必須通過提高澆筑、搗實的方法來提高混凝土的長期力學(xué)性能、初期強度、剛度和體積穩(wěn)定性以及延長其在惡劣環(huán)境下的使用壽命。
高性能混凝土往往被人們將其與高強度混凝土聯(lián)系起來,其實高性能混凝土不僅僅是高強度,而且具有相當(dāng)高的剛度、彈性模量和耐久性,普遍混凝土不能長久作用,如許多混凝土道路在不該開裂的地方開裂或者由于冰凍和融化麗剝落;許多橋面遭受嚴(yán)重破壞;許多混凝土橋梁在地震中倒塌。因此,只有采用高性能混凝土才有可能避免這些不該發(fā)生的事故。
1、研究高性能混凝土在路橋中應(yīng)用的意義
隨著對交通運輸要求的日益提高,發(fā)展“長壽命低維護路面”,采用高性能路面混凝土,提高混凝土的抗折強度與耐久性是當(dāng)前路面混凝的發(fā)展趨勢。
1.1國際化目標(biāo)要求。1997年召開的第十六屆國際混凝土路面會議,提出路面設(shè)計不僅要提出平均強度要求,還應(yīng)提出耐久性要求在未來發(fā)展方向中提出抗拉強度達17MPa的超高強混凝土,用于鋪筑連續(xù)的混凝土路面。提高混凝土路面表面的致密性、抗?jié)B性都是很重要的,而這是需要通過高性能混凝土來實現(xiàn)的。
1.2高性能路橋路面混凝土的強度。高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折強度。使用高性能路面混凝土可以顯著提高路面的承載能力,延長使用壽命或減薄路面的厚度以降低工程造價。
1.3高性能路橋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夠的耐久性,能夠抵抗氣候和環(huán)境的長期破壞作用,保證在路面的設(shè)計使用期限內(nèi),混凝土能夠正常工作。
1.4高性能路面混凝土的變形性質(zhì)
1.4.1干縮路面板表面積很大,蒸發(fā)量大,干縮有可能引起路面表面產(chǎn)生收縮裂縫,需加強養(yǎng)護。
1.4.2抗折彈性模量高性能路面混凝土的抗折彈性模量E,經(jīng)實測,1級為4.305104Mpa,2級為4.845104Mpa,3級為4.605104Mpa。強度3級的高性能路面混凝土的配合比中,骨料用量較少,粗骨料最大粒徑較小。
2、高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用
高性能混凝土廣泛用于很多離岸結(jié)構(gòu)物和長大跨橋梁的建造,包括長大跨橋梁所用的拌合物。它們主要用于主梁、墩部和墩基,硅粉混合水泥。高性能混凝土有廣泛的應(yīng)用性,具有易于澆注、搗實而不離析、高超的、能長期保持的力學(xué)性能,早期強度高,韌性高和體積穩(wěn)定性好,在惡劣的使用條件下壽命長、高強度、高流動性與優(yōu)異的耐久性。推廣高性能混凝土在橋梁中的應(yīng)用,延長橋梁的使用年限和獲得更好的經(jīng)濟效益。人們所關(guān)注的是高性能混凝土,而不僅僅是高強度混凝土。耐久性、養(yǎng)護的難易程度以及建設(shè)的經(jīng)濟性已成為工程建設(shè)的目標(biāo)。當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用較好的如上海東海大橋用的混凝土,設(shè)計壽命100年,使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、礦粉等廢料化腐朽為神奇,成為特殊的摻和材料,使海工混凝土既有高強度、耐久性、抗腐蝕等特性,又易于施工,直接節(jié)約材料成本2000萬元。不僅效果穩(wěn)定,還能提前感知混凝土的過度疲勞。高性能混凝土在橋梁工程中應(yīng)用的優(yōu)點是:a.跨徑更長;b.主梁間距更大;c.構(gòu)件更薄;d.耐久性增強;e.力學(xué)性能加強。
3、混凝土在公路中的應(yīng)用
高性能混凝土具有高施工性、高體積穩(wěn)定性、高耐久性及足夠的力學(xué)強度,為此它能相對長時間承受隨沖刷、磨耗、冰凍、水的滲入、侵蝕等惡劣環(huán)境,高性能混凝土在公路應(yīng)用中,其耐久性優(yōu)點極為突出,一方面它可以提高路基施工質(zhì)量,確保路基不下沉;另一方面需解決公路混凝土強度等級低,水泥用量少,從而形成了水泥用量少與耐久性要求之間的矛盾。
高性能混凝土是以耐久性為主要指標(biāo),同時要具有高強、高早強、高施工性(高流動、高粘聚性、高可澆注性)等優(yōu)異性能。其配制的基本思想是:通過對原材料進行選擇,優(yōu)化混凝土配比,摻入復(fù)合高效外加劑。同時摻人一些經(jīng)過處理的工業(yè)廢料如硅灰、粉煤灰、礦渣等,并從混凝土拌和物的流動性、施工工藝方面考慮,以獲得高流態(tài)、低離析、質(zhì)量均勻的高強混凝土。同時其耐久性要大大好于普通混凝土。
公路高性能混凝土應(yīng)根據(jù)公路混凝土的特點,結(jié)合高性能混凝土的優(yōu)點,綜合考慮其各方面的性能要求來進行開發(fā)研究。但如果能從改變公路混凝土的施工工藝出發(fā),不采用滑模攤鋪施工,而采用高流態(tài)(接近自流平),坍落度達240~270mm的混凝土來施工,則該方法進一步豐富了公路高性能混凝土的內(nèi)涵,其帶來的經(jīng)濟效益和社會效益將是不可估量的。
4、高強混凝土應(yīng)用的施工工藝
4.1采用拌合性能好的攪拌設(shè)備。臥軸式攪拌機或逆流式攪拌機能在較短時問內(nèi)將其攪拌均勻,采用其他設(shè)備時須經(jīng)過試驗驗證拌合物的均勻性。
4.2制備高性能混凝土?xí)r,各種原材料的計量應(yīng)盡量準(zhǔn)確。使出機口拌合物的工作度穩(wěn)定,波動小,除對堆料和稱量裝置有較高要求外,
一個重要的控制因素是砂石含水量,即使攪拌設(shè)備上裝有先進的含水量測定及控制設(shè)備,操作人員仍應(yīng)密切注意正在攪拌的混凝土,在其稠度發(fā)生波動時,及時加以調(diào)整。
4.3澆筑時不僅操作困難,而且也無法進行外加劑的后添加。
4.4由于高性能混凝土的水灰比小,通常泌水少或不泌水。因此,須在澆筑后立即進行濕養(yǎng)護,以防止塑性收縮裂縫的產(chǎn)生,由于其膠凝材料用量較大,為防止內(nèi)外溫度過大出現(xiàn)溫度裂縫,必須采取保溫措施。
5、結(jié)語
5.1公路和橋梁應(yīng)用高性能混凝土的耐久性問題,應(yīng)引起有關(guān)部門的高度重視,從戰(zhàn)略的高度來認識這個問題。開展公路橋梁高性能混凝土的研究和開發(fā)具有重要的意義。
5.2展公路橋梁高性能混凝土的研究,應(yīng)結(jié)合混凝土自身特點和要求進行。但是也應(yīng)該考慮到,隨著混凝土技術(shù)的高流態(tài)、免振自密實高科技方向的發(fā)展,公路橋梁混凝土施工工藝改革勢在必行。
5.3現(xiàn)公路橋梁高性能混凝土的技術(shù)途徑:應(yīng)以摻復(fù)合高效外加劑。經(jīng)處理的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料來改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、孔分布等提高混凝土的力學(xué)、耐久性、耐磨性等一系列性能。簡單地說,就是高強水泥+復(fù)合高效外加劑+優(yōu)質(zhì)礦物摻合料+優(yōu)質(zhì)骨料。
