王林輝

摘要：在各種橋梁建設過程中，高性能混凝土發(fā)揮了至關重要的作用，對于橋梁的性能和質(zhì)量有重要的影響。但是高性能混凝土有著非常復雜的成分配合比，并且無法以統(tǒng)一標準來保證其配合比性能，所以在實際應用中有很高的復雜度。本文就是針對橋梁高性能混凝土配合比設計及應用展開探討，對其配合比原則、配置指標、影響因素、配合比參數(shù)等展開綜合分析，希望能夠?qū)こ虒嵺`中的高性能混凝土配合比設計提供一定的參考和借鑒價值。

Abstract： In the construction of various bridges， high performance concrete has played a vital role， and it has an important impact on the performance and quality of the bridge. However， high performance concrete has a very complex composition ratio， and it cannot be guaranteed by a unified standard， so it has a high complexity in practical applications. This article is to discuss the design and application of the high performance concrete mix ratio of the bridge， and conduct a comprehensive analysis of the mix ratio principles， configuration indicators， influencing factors， mix ratio parameters， etc.， hoping to provide reference for the high performance concrete mix design in engineering practice.

關鍵詞：橋梁;高性能混凝土;配合比;設計

Key words： bridge;high performance concrete;mix ratio;design

中圖分類號：U444? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0111-02

0? 引言

在現(xiàn)代橋梁施工中，高性能混凝土（HPC）具有至關重要的作用，這是一種基于更科學、更先進的混凝土配置技術所制成的混凝土材料，與普通混凝土相比，其性能有非常顯著的提升。對于高性能混凝土，耐久性是其最重要的性能，也是設計過程中最主要的參考指標;然后基于不同的用途，在耐久性水平的基礎上選擇下面的某些特性，諸如強度、經(jīng)濟性、實用性穩(wěn)定性等等，以獲得符合目標需求的高性能混凝土。高性能混凝土在配置過程中，都具有以下特征：水膠比低、原料優(yōu)質(zhì)、摻合料足夠、外加劑高效。設計科學合理的高性能混凝土配合比，對于橋梁建設具有至關重要的意義。

1? 高性能混凝土配合比設計原則

在工程實踐中，高性能混凝土配合比設計是一件非常復雜的工作;需要具有豐富的施工經(jīng)驗，同時還需要結(jié)合多次試驗才能夠掌握配合比方法。就高性能混凝土發(fā)展應用至今，人們發(fā)現(xiàn)，高性能混凝土配合比設計必須要建立在如下原則上，才能夠得出更加優(yōu)化的配合比。如下為配合比設計的基本原則：

①水膠比原則。對于混凝土來說，可塑狀態(tài)下的水膠比的作用非常重要，不但能夠直接決定混凝土的最終強度，對于硬化后混凝土的耐久度同樣有很大的影響。水膠比越大，則混凝土的強度就會越小，二者是反比的關系[1]。在設計中，一旦水膠比確定，便不能再隨意對其發(fā)生改動。

②密實體積原則。在混凝土的配置過程中，就是首先以石子作為骨架，然后在以砂子來填充石子之間的縫隙，再如澆漿體（一方面用來填充石砂間縫隙，另一方面用來將石砂包裹起來），從而確保調(diào)制完成的混凝土的流動性滿足施工要求。處于可塑狀態(tài)的混凝土，其總體積是石、砂、水泥以及水所有的總體積。密實體積在混凝土配置的過程中是非常重要的基礎指標。

③用水最少原則。在確定了水膠比、原材料的前提下，在用水量的設計上，應當本著滿足工作性能要求的基礎上的最少用水，這樣可以盡可能的得到具有穩(wěn)定體積，且成本方面頗具優(yōu)勢的混凝土。

④最小水泥用量原則。在確?；炷列阅艿那疤嵯拢档统洚斈z凝材料的水泥用量，一方面能夠有效控制混凝土的溫升效果，另一方面能夠有效強化混凝土在使用過程中的抗腐蝕能力。

2? 高性能混凝土配置指標與影響因素

2.1 耐久性? 前文中我們已經(jīng)指出過，在設計高性能混凝土配合比的過程中，耐久度是所有因素中必須要給與首先考慮的最重要的指標;事實上，這也是高性能混凝土與普通混凝土最大的差異。耐久度性能，不僅僅體現(xiàn)耐久度自身，更影響著混凝土的體積穩(wěn)定性、抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕、抗碳化等多種性能。就工程實踐中水泥投入使用的變化情況來看，造成混凝土性能損失，進而影響其壽命的主要原因就是其中的堿性物質(zhì)，與周圍環(huán)境，主要是空氣與水中的CO2作用所引發(fā)的[2]。因此，提升其抗?jié)B性，對于保證混凝土耐久性有非常重要的意義，因為這樣可以最大程度的阻止混凝土內(nèi)部發(fā)生鋼筋銹蝕。

2.2 強度? 在橋梁施工中，強度等級是非常重要的工程指標，所以對于混凝土的強度指標也有很高的要求。一般來說，影響高性能混凝土強度的因數(shù)，主要有以下兩個：一個是礦物摻合料摻量，另一個是混凝土水膠比。根據(jù)施工經(jīng)驗來看，C50強度的橋梁，使用的高性能混凝土水膠比通常在0.33-0.37這一范圍[3];如果用于高于C50強度的橋梁，則水膠比應當比這一范圍更低，會在0.33以下，具體的數(shù)據(jù)需要通過試驗來計算確定。

2.3 工作性? 高性能混凝土的工作性能，對于施工過程中的施工質(zhì)量有重要影響;所以說如果其工作性不佳，那么對于施工完成以后的硬化混凝土的質(zhì)量影響遠超強度指標。對于高性能混凝土的工作性能，主要考慮的是在拌和完成以后的拌合料，是否具有離析、泌水現(xiàn)象，是否具有優(yōu)良的可泵性和穩(wěn)定性，混凝土的坍落度是否合格，流動性是否滿足施工要求等等。對于高性能混凝土工作性能的影響，無論是其中的外加劑類型與用量、水泥砂漿占比等等都同樣如此。

3? 高性能混凝土配置技術途徑與配合比參數(shù)

3.1 配置技術途徑? 首先，合理使用礦物摻合料。在高性能混凝土中，加入適量的有SiO2活性成分的礦物摻合料，能夠讓混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)有非常顯著的優(yōu)化，減少混凝土內(nèi)部由于受到溫差影響而出現(xiàn)裂縫的可能性，從而有效提升抗?jié)B性。因為在這些礦物摻合料中，諸如優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅粉等等，均有SiO2;這樣當混凝土中的水泥、有SiO2進入以后，就會出現(xiàn)下面的反應。

XCa（OH）2+SiQ2+MH2O=XCaOSiO2·mH2O

其次，合理使用高效減水劑。前面我們已經(jīng)談到了，要提升混凝土的強度，就必須要降低水膠比;所以可以通過加入適量高效減水劑的方法來實現(xiàn)。高效減水劑加入混凝土以后，其表面活性基因能夠使得混凝土凝膠顆粒產(chǎn)生負電荷，這樣電荷之間在同性相斥的作用下會產(chǎn)生分散效應，這對于高性能混凝土來說表現(xiàn)出來的就是優(yōu)質(zhì)的流動性[4]。

3.2 配比設計步驟? ①預估所需水量。根據(jù)要調(diào)制的高性能混凝土的強度等級，粗集料公稱最大粒徑、混凝土坍落度等資料，對拌和所需水量作出科學預估。②計算漿體體積。前面我們已經(jīng)介紹過，漿體體積就是拌和料中水、水泥、粉煤灰等凝膠材料的總體積;漿液的主要目的就是用來填充各種集料之間的縫隙，所以體積計算通常依據(jù)集料的孔隙率實施計算，通常孔隙率都在0.35-0.42之間。計算中通常使用較小體積，這樣可以有效降低漿集比。得到漿體體積以后，減去水的體積，就是水泥、粉煤灰等凝膠材料的總體積。③集料用量計算。首先依據(jù)集料的體積、表現(xiàn)密度、砂率三項基礎數(shù)據(jù)，得出砂與碎石質(zhì)量;然后再以強度等級、用水量、外加劑等材料用量，針對集料中的粗細集料配比實施相應的調(diào)整。④計算混凝土具體材料用量。根據(jù)集料的密度、凝膠材料密度以及各種材料的體積，通過計算得出各種材料的需求質(zhì)量。⑤試配與調(diào)整。針對上面計算所得出的各種數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)場試驗配置并作出適當?shù)恼{(diào)整。⑥現(xiàn)場與試驗室論證。由于不同供應商、不同地域的材料，彼此之間存在差異，所以必須經(jīng)過最后的論證才能確定最佳比。

3.3 配合比參數(shù)? 首先，確定水膠比。地水膠比，是高性能混凝土的重要特征;一般情況下，水膠比越低，則高性能混凝土的強度越高，二者之間有著非常明顯的反比關系。所以水膠比的確定非常重要。如表1所示為水膠比推薦配置。

其次，確定漿集比。這里所說的漿集比是，水泥漿與集料的體積比。有研究表明，漿集比處于35：65時的高性能混凝土的強度、穩(wěn)定性、工作性都能夠得到很好的滿足[5]。當然，在實際使用的過程中，還需要要基于混凝土的強度等級做出調(diào)整，強度要求越低，則膠凝材料用料也相應的減少。

再次，確定砂率。一般來說，混凝土的砂率越大，則其站粘性越強，但同時其彈性模量會變低。所以在實際確定砂率的過程中，必須要基于集料級配等級、泵送要求、膠凝材料等實施全面的分析，進而得出最佳的砂率。如表2為高性能混凝土砂率參考表。

最后，確定減水劑用量。減水劑的實際用量，通常需要在實際工程中基于坍落度要求來確定。一般情況下，其用量控制在1-2%之間最為合理。

4? 在橋梁中的應用

在十巫高速2標工程項目，將HPC應用在預制后張T型梁中;總量為3461片，現(xiàn)已完成1500片，單片體積約為53m3。在實際施工中，澆注作業(yè)非常順利，澆注時間在3h到3.5h之間。澆筑完成拆模，整體狀況良好，平整度、均勻度均符合要求，且無裂縫、泌水、蜂窩麻面等等;但是在馬蹄部位有少量氣泡，下翼緣有輕微的水紋。

事實上，在實際工程施工中，盡管各種原料的質(zhì)量檢測均符合相關要求，但是不同原料之間還是會存在一些差異，所以對混凝土性能有一定影響。其中最重要的是水泥的 C3A 含量、比表面積以及石膏質(zhì)量，微小的變化也可能造成砼性能影響。因此需要在實際施工中展開相應調(diào)整。

5? 小結(jié)

綜上所述，高性能混凝土在橋梁施工中已經(jīng)有較長的應用歷史，其應用效果已經(jīng)充分得到了體現(xiàn)，對于橋梁的質(zhì)量有重要的意義。但是，其配合比迄今為止還缺乏統(tǒng)一標準，在實際使用時，依然需要高度重視其配合比的設計，從而更有效的保障高性能混凝土的性能，從而更好的滿足施工需求。

參考文獻：

[1]閆永杰.橋梁高性能混凝土配合比設計及應用淺談[J].江西建材，2017（03）：187，189.

[2]夏萬武.橋梁高性能混凝土配合比設計的相關研究[J].建材與裝飾，2016（49）：243-244.

[3]周榮貴.鐵路橋梁高性能混凝土配合比設計參數(shù)研究[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2017（09）：191-193.

[4]邵萌生，李春暉.橋梁高性能混凝土配合比設計及應用淺談[J].四川水泥，2018（04）：48.