橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用淺談

高建嬌

摘? 要：水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)劑，將不同粒徑的粗骨料和細(xì)骨料在一定條件下固結(jié)成具有相同力學(xué)性能的人造石。水泥混凝土是公路橋梁建設(shè)中應(yīng)用最廣泛、規(guī)模最大的建筑材料之一。隨著現(xiàn)代高質(zhì)量公路的發(fā)展，水泥混凝土與瀝青混凝土一樣，已成為高速公路工程及重要工程的主要建筑材料。在現(xiàn)代高速公路橋梁中施工中，鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土呈現(xiàn)出許多缺陷及不足，高性能及大流動(dòng)混凝土應(yīng)運(yùn)而生。高性能混凝土作為未來重要的建筑材料，我們必須掌握和研究高性能水泥混凝土的設(shè)計(jì)理論和應(yīng)用施工。

關(guān)鍵詞：橋梁;高性能混凝土;配合比

隨著路橋施工技術(shù)的發(fā)展，路橋施工中使用的材料不僅變化越來越大，而且對(duì)質(zhì)量提出了新的要求。

1橋梁配合比設(shè)計(jì)在橋梁中的意義

新拌混凝土的和易性以及硬化混凝土的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性是普通混凝土的主要技術(shù)特征。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范采用坍落度和維勃稠度兩種指標(biāo)進(jìn)行控制。水泥混凝土強(qiáng)度是橋梁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要材料強(qiáng)度指標(biāo)。計(jì)算不同強(qiáng)度（軸向抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等）的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。橋梁混凝土非常重視抗凍性、耐磨性和堿骨料反應(yīng)的耐久性。混凝土組成材料的性能直接影響混凝土的性能。在設(shè)計(jì)配合比之前，應(yīng)首先選擇合適的原材料。在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，必須滿足四個(gè)基本要求，正確處理三個(gè)參數(shù)。制備強(qiáng)度的錯(cuò)誤選擇將影響項(xiàng)目質(zhì)量和/或國(guó)家材料的浪費(fèi)。強(qiáng)度評(píng)定是試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。高性能聚羧酸外加劑的使用是現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土的一項(xiàng)新技術(shù)，可以達(dá)到提高工程質(zhì)量、降低成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。高強(qiáng)混凝土、大體積混凝土、高性能混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土是路橋混凝土的發(fā)展方向。

2原材料的選用及施工控制

2.1水泥種類、質(zhì)量和用量

硅酸鹽水泥、快凝水泥和低熱水泥混凝土的收縮率較高，而普通水泥、火山灰水泥和鋁土礦水泥混凝土的收縮率較低。此外，水泥標(biāo)號(hào)越低，單位體積用量越高，細(xì)度越大，混凝土收縮越大，收縮時(shí)間越長(zhǎng)。例如，為了提高混凝土的強(qiáng)度，施工期間經(jīng)常使用強(qiáng)制水泥用量的方法，導(dǎo)致收縮張力顯著增加。

2.2骨料類型

骨料中的石英巖、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖吸水率低，收縮率低;砂巖、板巖和火成巖具有較高的吸水率和收縮率。此外，骨料粒徑越大，空隙率越大，收縮越大。

2.3水灰比

單位用水量越大，水膠比越高，混凝土收縮越大。

2.4高性能外加劑和摻合料

配合比設(shè)計(jì)中使用高性能聚羧酸減水劑和高質(zhì)量摻合料，能使混凝土獲得較好的坍落度保持性能，易于施工，結(jié)構(gòu)硬化后減少表面收縮開裂。

2.5硬化方法

良好的硬化可以加速混凝土的水化反應(yīng)，提高混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度應(yīng)滿足規(guī)范要求，底水膠比混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)法的收縮率小于自然養(yǎng)護(hù)法。

2.6外界環(huán)境

如果大氣濕度低，空氣干燥，溫度高，風(fēng)速高，混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮快。

2.7振動(dòng)方法和時(shí)間

機(jī)械振搗混凝土的收縮比人工振搗混凝土的收縮小。振動(dòng)時(shí)間根據(jù)機(jī)械性能確定，一般為5～15s/次。時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，混凝土強(qiáng)度不足或不均勻;時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均，上層易出現(xiàn)收縮裂縫。

對(duì)于由溫度和收縮引起的裂縫，添加結(jié)構(gòu)鋼筋可以顯著提高混凝土的抗裂性，特別是對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚20～60cm）。結(jié)構(gòu)鋼筋（φ8～φ14）小間距（@10～15cm）宜選用小直徑鋼筋，全斷面結(jié)構(gòu)配筋率不宜小于0.3%，一般可采用0.3%～0.5%，并應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度。

3生產(chǎn)配合比調(diào)整及施工控制

3.1嚴(yán)格控制混凝土施工用水量：在實(shí)際生產(chǎn)中，為了便于施工，無論強(qiáng)度是否滿足要求，操作人員往往追求坍落度大，擅自增加用水量;此外，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員管理不到位，水膠比控制不嚴(yán)，使得混凝土實(shí)際用水量大于理論用水量，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。

防控措施：加強(qiáng)質(zhì)量檢查和抽查，控制操作人員不隨意增加用水量;如果發(fā)現(xiàn)混凝土工作性能差，操作人員應(yīng)及時(shí)將實(shí)際情況反饋給檢測(cè)人員，檢測(cè)人員查明原因并現(xiàn)場(chǎng)分析后采取相應(yīng)對(duì)策，并根據(jù)檢測(cè)人員的指示調(diào)整施工配合比;現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員還應(yīng)按規(guī)范要求定期檢查混凝土的質(zhì)量動(dòng)態(tài)信息，并及時(shí)調(diào)整，確?；炷涟匆笫┕ぁ?/p>

3.2調(diào)整生產(chǎn)配合比時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)砂石的實(shí)際含水量：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查了解，部分檢測(cè)人員未按規(guī)定要求準(zhǔn)確測(cè)量，而是采用目測(cè)法估算砂石的實(shí)際含水量，這將導(dǎo)致生產(chǎn)配合比不準(zhǔn)確。

防治措施：如砂石含泥量超標(biāo)，應(yīng)在混凝土澆筑前三天進(jìn)行沖洗，施工前按規(guī)范要求取樣，準(zhǔn)確測(cè)量砂石實(shí)際含水量。調(diào)整施工配合比，從用水量中扣除含水量，補(bǔ)充砂石。清洗時(shí)嚴(yán)禁攪拌混凝土。

3.3所有原材料應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量：許多施工單位在生產(chǎn)過程中，所有計(jì)量稱已經(jīng)經(jīng)過計(jì)量部門檢定，但是每季度或每個(gè)月未進(jìn)行期間核查，導(dǎo)致計(jì)量偏差超出規(guī)范要求。

防治措施：施工生產(chǎn)單位應(yīng)建立設(shè)備管理臺(tái)賬，定期進(jìn)行期間核查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備計(jì)量偏差超出規(guī)范要求，及時(shí)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。

3.4在保證質(zhì)量的前提下，注重經(jīng)濟(jì)效益

許多施工單位設(shè)計(jì)配合比純粹是為了達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并根據(jù)規(guī)范要求或以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一組配合比設(shè)計(jì)。試拌后強(qiáng)度達(dá)到要求即完成;如果達(dá)不到要求，唯一的辦法就是增加水泥用量。很少有人從材料配置、經(jīng)濟(jì)效益、具體工作質(zhì)量等方面綜合考慮。水泥用量過大往往導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫和徐變，也相應(yīng)增加了施工成本。

防治措施：在規(guī)范要求允許的條件下，試驗(yàn)室應(yīng)配制不同的配合比，從經(jīng)濟(jì)性、工作性能、質(zhì)量等方面進(jìn)行優(yōu)選，并針對(duì)不同的施工部位和不同的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，盡量避免使用同一強(qiáng)度的一個(gè)配合比。試驗(yàn)室還應(yīng)收集各配合比和施工的詳細(xì)數(shù)據(jù)，并注意對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以獲得隨時(shí)間積累的水膠比、用水量、砂率、水泥用量范圍，可以成為非?？捎^和有價(jià)值的參考，這將在未來的建設(shè)中發(fā)揮不可估量的作用。

4結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過長(zhǎng)期應(yīng)用和逐步完善，取得了良好的開發(fā)效果。然而，在配合比設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在許多問題。要求相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究，制定完善的配合比用于指導(dǎo)施工。注重施工應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的融合，將技術(shù)理論與實(shí)踐有效結(jié)合，促進(jìn)高性能混凝土技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王林輝.橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用淺談[J].價(jià)值工程，2020，39（10）：111-112.DOI：10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2020.10.045.

[2] 云南省公路工程高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程DB53/T 1000-2020 ICS93.080.20 P66.