【浅谈桥梁建设中高性能混凝土的应用】高性能混凝土应用
时间：2019-05-02 03:28:36 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】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。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。
【关键词】桥梁；高性能；混凝土；施工
1.高性能混凝土的特性
1.1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。
1.2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%。
1.3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。
1.4水化热
由于高性能混凝土的水会比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。
1.5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，任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。
1.6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Clˉ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。
1.7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℃温度下，蒸汽压力可达8MPa，而在350℃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。
2.高性能混凝土在桥梁中的应用
高性能混凝土达到了使结构强度高、刚度大、耐久性好的要求，同时能满足工业化预拌生产和机械化泵送施工，在世界范围内是一项比较成熟的技术。
桥梁工程中，大跨度桥梁的自重往往占总荷载中的大部分。采用高性能混凝土，可以减小自重，降低截面高度，增强结构耐久性；其早期强度高，可加快施工进度。
我国于70年代中后期，开始在公路桥梁界较大范围内应用预应力混凝土，只不过应用的混凝土标号以C40为主。到80年代，随着交通事业的迅猛发展，我国的公路桥梁用混凝土也在不断发生变化和快速发展，混凝土的强度等级逐步提高。在许多的跨江、跨河和跨海的大型桥梁工程中，应用了C50～C65级的泵送混凝土。如：浙江杭州钱塘江二桥(80m跨预应力混凝土连续箱梁桥)，广东番禺洛溪大桥(180m跨预应力混凝土连续刚构桥)等。到了90年代，我国公路桥梁上已开始应用C55～C60级的泵送混凝土。如：杨浦大桥主塔（C50泵送混凝土），四川万县长江公路大桥(420m跨劲性骨架箱形拱桥)，广东虎门大桥(888m跨悬索桥，中孔270m跨的预应力混凝土连续刚构桥)，南京长江二桥（如采用英国专家的设计方案，可将主跨提高到1100多米，但需提供C80-C100的泵送混凝土），杭州湾大桥（70米箱梁采用C50高性能海工混凝土）、东海大桥等。
高性能混凝土技术在国外的发展与应用以北欧和北美为先导，很快在全球范围内展开，目前已在大量工程中应用，尤其是大跨度桥梁。
高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性，具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。推广高性能混凝土在桥梁中的应用，延长桥梁的使用年限和获得更好的经济效益。人们所关注的是高性能混凝土，而不仅仅是高强度混凝土。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。当前国内应用较好的如上海东海大桥用的混凝土，设计寿命100年，使用的“高性能海工混凝土”是粉煤灰、矿粉等废料化腐朽为神奇，成为特殊的掺和材料，使海工混凝土既有高强度、耐久性、抗腐蚀等特性，又易于施工，直接节约材料成本2000万元。不仅效果稳定，还能能提前感知混凝土的过度疲劳。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是：①跨径更长；②主梁间距更大；③构件更薄；④耐久性增强；⑤力学性能加强。
3.高强混凝土应用的施工工艺
（1）由于高性能混凝土用水量少，水胶比低，拌合时较稠，因此需要采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时间内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。
（2）制备高性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。
（3）高性能混凝土运输与浇筑宜采用罐车和泵送，用手推车运输及浇筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。
（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，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。
（5）公路和桥梁应用高性能混凝土的耐久性问题，应引起有关部门的高度重视，从战略的高度来认识这个问题。开展公路桥梁高性能混凝土的研究和开发具有重要的意义。
（6）公路桥梁高性能混凝土的研究，应结合混凝土自身特点和要求进行。但是也应该考虑到，随着混凝土技术的高流态、免振自密实高科技方向的发展，公路桥梁混凝土施工工艺改革势在必行。
（7）公路桥梁高性能混凝土的技术途径：应以掺复合高效外加剂，经处理的优质矿物掺合料来改善混凝土内部的孔结构、孔分布等，提高混凝土的力学、耐久性、耐磨性等一系列性能。简单地说，就是：高强水泥+复合高效外加剂+优质矿物掺合料+优质骨料。
