劉文君

煙臺高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心 山東煙臺 264003

混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一。隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展和許多特殊建筑物的不斷建造，對混凝土的強(qiáng)度和性能要求也越來越高。普通混凝土已無法滿足工程材料質(zhì)量以及施工技術(shù)水平要求，因此，高性能混凝土 （HighPerformance Concrete，簡稱HPC）的出現(xiàn)填補(bǔ)了這一空白，推動了混凝土技術(shù)的發(fā)展。

1 高性能混凝土的性能及發(fā)展趨勢

1.1 高耐久性

混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別及作用等級進(jìn)行設(shè)計。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)能否承受設(shè)計荷載。高性能混凝土是一種不同于普通混凝土的建筑材料，最顯著的特點(diǎn)是它的高耐久性。高耐久性高性能混凝土在建筑工程中的應(yīng)用，可以顯著提高使用壽命和工程壽命，大大節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。

近年來，我國高耐久性混凝土的應(yīng)用取得了重大的成就。例如三峽大壩、港珠澳大橋等設(shè)計使用年限都達(dá)到了100年。未來重點(diǎn)大型工程都將廣泛使用高耐久性混凝土，有效提高建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1.2 高工作性

混凝土的工作性又稱和易性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。工作性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動性（稠度）、粘聚性和保水性三個主要方面。坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能，是評價混凝土工作性的主要指標(biāo)。高性能混凝土具有良好的塌落度控制能力，通過摻加高效減水劑和硫化劑，能抑制混凝土坍落度損失。同時由于高性能混凝土水灰比低，游離水少，加入超細(xì)粉末，基本不出油，水泥漿黏度高，離析現(xiàn)象很少產(chǎn)生。今后，大力推廣高效工作性混凝土的使用將獲得更大的綜合效益。

1.3 高經(jīng)濟(jì)性

在工程實(shí)施過程中，高性能混凝土良好的耐久性、高工作性和高強(qiáng)度使其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土良好的耐久性使結(jié)構(gòu)有較長的使用壽命，減少了維護(hù)成本，同時增加了經(jīng)濟(jì)效益。隨著工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展和需求，高性能混凝土通過發(fā)揮自身的高性能，可以大大提高工作效率，并且減少材料的使用，從而體現(xiàn)出高經(jīng)濟(jì)性。未來隨著科技進(jìn)步以及可持續(xù)發(fā)展的要求，高性能混凝土正逐漸朝著高經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。

2 公路工程應(yīng)用高性能混凝土技術(shù)的現(xiàn)實(shí)價值

簡單來說，高性能混凝土就是融入先進(jìn)科學(xué)技術(shù)優(yōu)化傳統(tǒng)混凝土性能的混凝土類型，即改進(jìn)傳統(tǒng)混凝土配合比，加入適量外加劑。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，改良后的混凝土能夠從根本上提高混凝土施工強(qiáng)度，無論是耐久性還是抗壓性能均比傳統(tǒng)混凝土有大幅度提升，獲得市場一致好評，具有較好的應(yīng)用前景[1]。高性能混凝土的力學(xué)性能不僅具有較高的穩(wěn)定性，而且將其應(yīng)用于公路工程，能夠讓該類工程在規(guī)定時間內(nèi)完成預(yù)期建設(shè)任務(wù)，其優(yōu)異的應(yīng)用性能最大限度地降低外界不良因素對工程施工進(jìn)度的影響，繼而起到提高工程整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、保證其最終使用性能的重要作用。

高性能混凝土施工技術(shù)在眾多工程中都表現(xiàn)出極佳的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅提升工程質(zhì)量，還明顯降低工程建設(shè)成本。因此，施工單位不僅要做好施工人員的施工教育工作，提升其技能水平，充分發(fā)揮先進(jìn)混凝土技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，而且要確保工作人員在實(shí)際操作過程中嚴(yán)格遵循既定的工作流程和要求。對于在高性能混凝土施工過程中可能產(chǎn)生的難題，應(yīng)采取有效措施確保處理對策落實(shí)的有效性與及時性，從而最大限度地減少混凝土材料浪費(fèi)。該技術(shù)應(yīng)用由于充分聯(lián)系了各部分工程的結(jié)構(gòu)建設(shè)技術(shù)，在提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，提高其基礎(chǔ)性能，為延長其使用壽命奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)[2]。

3 高性能混凝土原材料

3.1 水泥

水泥作為混凝土中的重要原材料，其會和水形成某種反應(yīng)，從而變成一種十分堅硬的水泥石，可以促進(jìn)部分松散狀材料彼此組合膠結(jié)，形成統(tǒng)一整體。相關(guān)研究試驗(yàn)證明，水泥材料選擇會直接影響混凝土材料的應(yīng)用性能和應(yīng)用成本。

3.2 集料

針對混凝土材料實(shí)施綜合配置中，其中的集料所占比例大概在70%左右，屬于混凝土中的重要組成內(nèi)容，具體可以分成細(xì)集料和粗集料兩種類型，而粗集料中還包括卵石、碎石等內(nèi)容，相關(guān)粒徑在5-150毫米之間。細(xì)集料涵蓋天然砂以及石屑等內(nèi)容，對應(yīng)粒徑在0.15-5毫米之間。通過合理選擇集料能夠提升高性能混凝土的配置質(zhì)量，優(yōu)化混凝土應(yīng)用效果。

3.3 摻合料

礦物摻合料的突出特征便是能夠優(yōu)化改善混凝土質(zhì)量性能，提高混凝土的抗腐蝕性、抗?jié)B性，提高混凝土整體強(qiáng)度。此外，大部分摻合料都是工業(yè)粉塵，其應(yīng)用到混凝土攪拌制中，能夠有效保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，也是因?yàn)槿绱?，其逐漸成為混凝土中的不可或缺材料。

3.4 拌和用水

在混凝土攪拌制中，水泥會和水之間產(chǎn)生水化反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)凝結(jié)、硬化現(xiàn)象，從而達(dá)到某種強(qiáng)度要求。相關(guān)研究證明，水分對于拌合料的體積變化以及性能變化具有重大影響。

3.5 外加劑

在混凝土拌和過程中所應(yīng)用的外加劑材料主要可以分成兩類，一種是有機(jī)材料，一種是無機(jī)材料，結(jié)合外加劑的功能差異，還可以進(jìn)一步分為早強(qiáng)劑、速凝劑、膨脹劑和減水劑等。通過添加外加劑還能夠優(yōu)化混凝土自身性能。

4 高性能混凝土在公路工程施工中的應(yīng)用

4.1 原材料選擇

（1）水泥材料?？衫闷胀ü杷猁}水泥來完成高性能混凝土的配制，同時其性能應(yīng)符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的相關(guān)要求，避免采用早強(qiáng)水泥；表觀密度控制在350kg/m3之內(nèi)，同時對水泥比表面積進(jìn)行控制，應(yīng)控制在0.6%之內(nèi)；對游離氧化鈣的含量進(jìn)行控制，應(yīng)控制在1.5%之內(nèi)；水泥熟料內(nèi)C3A的含量應(yīng)控制在8%之內(nèi)。

（2）骨料材料。粗骨料的選擇非常重要，應(yīng)當(dāng)選取粒形較好、質(zhì)地優(yōu)良的小碎石，還可以采用碎卵石，避免使用砂巖碎石。細(xì)骨料可以選取質(zhì)地優(yōu)良、級配符合要求的天然中粗河砂。選取級配骨料，將其對應(yīng)的最大直徑控制在31.5mm之內(nèi)，并且應(yīng)當(dāng)在鋼筋保護(hù)層厚度的2/3之內(nèi)、鋼筋最小間距的3/4之內(nèi)，如混凝土強(qiáng)度較高，所使用的骨料粒徑應(yīng)控制在25mm之內(nèi)。粗骨料的松散堆積密度應(yīng)當(dāng)控制在1500kg/cm3之內(nèi)。將吸水率控制在2%之內(nèi)，將空隙率控制在40%之內(nèi)。

（3）拌和用水。應(yīng)當(dāng)根據(jù)相應(yīng)的行業(yè)規(guī)定來選取比較合理的拌和用水，一般使用自來水即可。

（4）外加劑。應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地選取外加劑，根據(jù)混凝土的具體用途分別添加相應(yīng)的外加劑。

4.2 攪拌施工

在施工過程中，高性能混凝土的性能會受到不同攪拌工藝帶來的影響。對高性能混凝土進(jìn)行攪拌時，除應(yīng)當(dāng)攪拌均勻外，攪拌后應(yīng)使混凝土達(dá)到良好的塑性效果。在攪拌過程中，通常選用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。在攪拌環(huán)節(jié)應(yīng)控制用水量，需專業(yè)的技術(shù)人員計算水灰比，選取合適的高性能減水劑，且應(yīng)當(dāng)對攪拌時間進(jìn)行科學(xué)的控制。如山西省某公路工程，攪拌混凝土?xí)r使用了錐形反轉(zhuǎn)混凝土攪拌機(jī)，先將石子等材料集中攪拌30min，然后加入高效減水劑攪拌150s，攪拌成符合相關(guān)要求的高性能混凝土，攪拌后的混凝土具有保水性強(qiáng)等優(yōu)勢，應(yīng)用后至今未發(fā)現(xiàn)道路出現(xiàn)較為明顯的開裂等現(xiàn)象。

4.3 運(yùn)輸及澆筑振搗

攪拌完混凝土后，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r間將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，運(yùn)輸車應(yīng)以合理的攪拌速度進(jìn)行攪拌。整個流程中，應(yīng)當(dāng)分層次完成澆筑及振搗。振搗施工時采用插入式高頻振搗器，局部振搗時使用平板振搗器和插入式振搗器共同施工，使混凝土拌合物達(dá)到共振，實(shí)現(xiàn)較好的振搗效果。在整個振搗環(huán)節(jié)，當(dāng)振搗到混凝土的表面不冒泡及不存在漂浮的漿液時則停止振搗。在施工過程中，當(dāng)攪拌的位置和施工現(xiàn)場的位置距離較近且混凝土的單次需求量較小時，為降低花費(fèi)，可使用較小的自卸車進(jìn)行運(yùn)輸。整個澆筑振搗環(huán)節(jié)通常是利用振動棒進(jìn)行小幅度的振搗，后續(xù)經(jīng)過人工抹面，完成最終的施工。

4.4 養(yǎng)護(hù)施工

在公路工程施工過程中，為了將高性能混凝土的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來，混凝土后期養(yǎng)護(hù)應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐虻闹匾?。由于高性能混凝土具有水灰比小等?yōu)勢，相比于普通混凝土，養(yǎng)護(hù)的作用就更加凸顯。在完成高性能混凝土澆筑之后，應(yīng)當(dāng)立即噴灑養(yǎng)護(hù)劑，確?；炷镣獗砻娴臐駶櫋槭?jié)仓幕炷翝M足相關(guān)規(guī)范的要求，避免出現(xiàn)裂縫等缺陷，在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)當(dāng)對混凝土的內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，同時采取科學(xué)的方式降低混凝土表面溫差和內(nèi)部溫差[3]。

5 高性能混凝土應(yīng)用于公路工程時的注意事項(xiàng)

5.1 優(yōu)化材料選用

公路工程中使用高性能混凝土?xí)r，首先是要做好對各原材料的選擇與配置。在選擇水泥時，要對水泥地和易性進(jìn)行檢測，確保水泥能與外加劑有效相容。除此之外，也需檢測水泥的流動性等各項(xiàng)指標(biāo)，確保水泥各項(xiàng)指標(biāo)完全符合工程施工要求。除了做好水泥這一基礎(chǔ)材料的選擇外，也需對水、骨料、添加劑的選用加以注意。如制備高性能混凝土的水不應(yīng)是廢水、污水，要使用自來水。添加在水泥中的骨料要有粗細(xì)之分，細(xì)骨料的含泥量、細(xì)度模數(shù)等分別控制在2%、2.6左右，骨料要選用天然河砂、粗砂或是中砂，骨料的級配要能達(dá)到要求。細(xì)骨料添加進(jìn)水泥之前，還應(yīng)對進(jìn)行過篩處理。選用的粗骨料在添加前首先要檢查其抗壓強(qiáng)度以及粒徑、粒形與級配等，要保證各方面滿足施工要求。在外加劑的選用方面，要重點(diǎn)考慮其的減水性，防止在拌制過程中出現(xiàn)外加劑與水泥不相容的情況。為了保證高性能混凝土的性能質(zhì)量，還應(yīng)在制備環(huán)節(jié)添入適量的摻和劑量，利用摻合劑來降低水灰比，使高性能混凝土的抗腐蝕性、抗?jié)B性、耐久性等得到提升[4]。

5.2 控制材料配比

高性能混凝土應(yīng)用于公路工程時，需要對各原材料的添加比例做嚴(yán)格控制。水泥、粗細(xì)骨料以及摻合劑、水等的添加比例要與相關(guān)要求相符，從而保證最終的混凝土性能質(zhì)量能滿足工程施工要求。一般來說，在制備高性能混凝土?xí)r，水的用量不宜過多，在制備時主要是利用減水來調(diào)節(jié)與改善材料的和易性。添加外加劑時，嚴(yán)格按照相關(guān)說明進(jìn)行，確保外加劑的用量合理。在制備過程中，要通過檢查材料的流動性來判斷外加劑用量是否合理，并對計劃用量作出相應(yīng)調(diào)整。

5.3 規(guī)范材料備制

為了能使高性能混凝土在公路工程中得到更好地應(yīng)用，需在材料備制環(huán)節(jié)選擇性能良好的攪拌設(shè)備，并嚴(yán)格規(guī)范攪拌工藝來提升材料的性能質(zhì)量，讓材料的性能作用能得到充分發(fā)揮。如在攪拌材料時選擇臥軸式攪拌機(jī)或逆流式攪拌機(jī)，這兩類設(shè)備能在較短時間內(nèi)將材料攪拌均勻，使各材料充分融合。除了選用專門的、性能良好的攪拌設(shè)備外，還需根據(jù)相關(guān)規(guī)范與要求對材料的攪拌力度、攪拌時間等做合理控制，從而實(shí)現(xiàn)對材料各性能質(zhì)量的有效把控[5]。

6 結(jié)語

在公路工程的建設(shè)發(fā)展中，應(yīng)該合理應(yīng)用各種高性能混凝土，實(shí)現(xiàn)提高公路工程建設(shè)安全性和建設(shè)質(zhì)量的目標(biāo)，進(jìn)一步延長公路的應(yīng)用年限，促進(jìn)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)實(shí)現(xiàn)蓬勃發(fā)展。高性能混凝土相關(guān)施工質(zhì)量控制是針對高性能混凝土進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)收，分析所配置的混凝土強(qiáng)度是否滿足施工要求和設(shè)計要求，在需要的條件下，可以針對影響耐久性的抗?jié)B性和抗凍性等實(shí)施準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)。