浅谈高性能混凝土在道路桥梁工程中的应用.doc

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1、浅谈高性能混凝土在道路桥梁工程中的应用杨丽(山西省高速公路管理局, 山西太原030006)摘要: 根据公路工程实践, 通过分析研究高性能混凝土的主要技术指标及其性能特点, 提出了提高高性能混凝土技术性能的措施和方法, 以促进高性能混凝土在道路桥梁工程建设中 的应用。关键词: 高性能; 混凝土; 道路; 桥梁; 工程; 应用文章编号: 100623528 (2004) 0220043203中图分类号: U 414. 18文献标识码: A目前高性能混凝土除在高层建筑工程中有所应用外, 在道路桥梁工程建设中的应用还较少, 因此笔 者根据工程实践, 通过分析研究高性能混凝土的技术性能, 挖掘其特点,

2、以发挥其对公路工程建设的促 进作用。高性能混凝土的技术性能主要表现在高强度、 大流动性和良好的耐久性 3 个方面。因此, 除抗压强 度外, 尚应关注混凝土的体积稳定性、抗渗性、流动性、抗弯拉强度等技术指标。凝土从出机到浇灌这段时间内的坍落度损失不能大于 2 cm , 且 120 m in 后 混 凝 土 的 扩 展 度 值 不 小 于500 mm 500 mm , 同时要具有良好的黏聚性和保 水性, 保证混凝土成型后均匀密实、不分层、不离析,满足施工和易性要求。1. 3 凝结时间高性能混凝土在工程应用中, 往往作业面大, 为 了保证成型, 便于早期养护, 凝结时间应适当延缓, 尤其是要延长初凝

3、时间, 一般应根据施工时的气候、环境等条件, 结合工程要求确定混凝土的凝结时间,通常北方地区夏季初凝时间可延长至12 h 14 h , 终凝时间延长至15 h 18 h , 冬季初凝10 h 12 h , 终凝12 h 14 h , 以保证混凝土的密实性和稳定性,同时应推迟混凝土水化热峰值出现的时间, 降低水化热峰值15 % 20 % , 以防止温度应力过大, 引起 混凝土的开裂。1确定高性能混凝土的主要技术指标高性能混凝土各项技术指标的合理确定, 是研 究工作的基础, 也是研究工作的重要环节。1. 1配制强度f cu , 0 f cu , R + 1. 645式 中: f cu , R 混

4、凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值, M P a;f cu , 0 混凝土的配制强度,M P a;2提高高性能混凝土技术性能的主要措施2. 1提高强度的主要措施通常把不低于 C 60 强度等级的混凝土称为高 强混凝土。在我国目前的技术条件下, 室内配制 C 60甚至 C 80 的混凝土已不是难题, 但在工程上大量应 用 C 60 及其以上的混凝土还不多, 这主要是受施工控制技术的影响。高性能混凝土不仅要高强度, 还必须以满足施工条件为前提。2. 1. 1严格控制原材料质量 高性能混凝土宜选用质量稳定的 52. 5 级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥配制。 粗骨料宜采用岩 混凝土强度标准

5、差,M P a。1. 2 坍落度坍落度是检测混凝土和易性的主要指标。 混凝 土的和易性包括流动性、黏聚性和保水性。目前国内尚无同时检测混凝土和易性三项性质的方法, 主要是通过坍落度试验来测定混凝土流动性, 同时观察 黏聚性和保水性。 坍落度是新拌混凝土质量控制的 重要指标, 它能在很大程度上综合反映混凝土的和易性。高性能混凝土要表现出大流动性即高流态, 因而坍落度值偏大, 一般为20 cm 24 cm , 并要求混石立方体抗压强度不低于 1. 5 倍混凝土强度等级的措施:a) 掺入高效减水剂, 降低混凝土的水灰比, 改善和易性, 提高混凝土的流动性, 并达到高强的效果;b ) 掺入特殊的保塑组

6、分以保证混凝土在出机3 h 以内坍落度损失小于15 % ;c) 粗骨料选用级配良好的5 mm 20 mm 的碎 卵石, 细骨料选用中砂, 并采用适宜的砂率以进一步改善混凝土的黏聚性和保水性。2. 3降低水化热的主要措施 水泥与水发生反应放出一定的热量称为水化热。由于高性能混凝土胶凝材料总量高, 因此水化热 高, 其峰值出现的早, 这是高强混凝土产生裂缝的主 要原因之一, 对混凝土耐久性和硬化后的性能影响 很大。 水化热可采取以下措施加以改善:碎石, 且洁净, 针、片状含量低, 粒型好, 级配好; 细骨料采用细度模数不低于 2. 6 的中砂, 含泥量应控制 在1 % 以内, 且级配良好。2. 1

7、. 2 掺加活性掺合料高活性掺合料品种主要有硅灰、磨细矿渣、粉煤 灰及沸石粉等。 掺合料掺入混凝土中可使混凝土的强度提高, 这是由于高活性掺合料具有“微集料效 应”和“形态效应”, 其颗粒尺寸均很小, 而且具有球形微珠的形态, 使之有利于填充在水泥颗粒的空隙 中, 减小了混凝土的孔隙率, 增加了混凝土的密度, 使混凝土的抗渗性能明显提高。另一方面, 高活性掺合料具有“活性效应”, 在一定条件下, 活性掺合料中的氧化硅、氧化铝与水泥水化生成的氢氧化钙反应,生成的水化铝酸钙和水化硅酸钙, 可增加混凝土的 强度。在混凝土中掺入活性掺合料, 还能有效降低水 化热, 减少混凝土的收缩, 改善混凝土的工作

8、性, 调整混凝土内部结构, 阻碍侵蚀性介质浸入, 提高混凝土的抗腐蚀能力, 同时对碱集料反应也起到了一 定的抑制作用, 因而可大大提高混凝土的耐久性。2. 1. 3 活性掺合料活性的改善a) 复掺技术。 配制高性能混凝土常采用“复掺” 技术, 即在较高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中掺入几种高活性掺合料, 使不同的混合料 发生优势互补作用, 即超叠加效应, 以充分利用各种 高活性掺合料的不同形态、不同活性、不同溶出组 成, 进行科学合理的有效掺配, 互相取长补短, 获得最佳最经济的复合效果, 以取得更高的活性;b ) 活性激发剂的利用技术。 为使高性能混凝土 掺合料活性进一步提高, 还可

9、采用“活性激发剂技术”, 如活性 A l2O 3 较高的烧黏土, 粉煤灰和沸石等 超 细 粉 料 中 加 入 硫 酸 盐 激 发 剂 石 膏, 使 之 与A l2O 3 反应形成钙矾石, 且钙矾石形成时的体积微 膨胀效应, 可使水泥石的孔隙更小, 结构更致密, 不会产生体积安定性不良现象。 对超细矿渣可掺入N a2 SO 4 和三乙醇胺作为激发剂以提高其活性。由碱 矿渣水泥的水化反应机理可知, N a2 SO 4 不会造成碱含量增高而引起碱骨料反应, 而且有利于矿渣更好地发挥其强度。2. 2保证流动性的主要措施 高性能混凝土的大流动性即高流态是说混凝土拌合物要具有良好的保塑性和施工性。 混凝土

10、的高 流态要以优良的工作性为前提条件, 也就是说在坍 落度较大时, 为保证混凝土不离析、不泌水, 在出机a )水 泥 用 量 尽 量 降 低, 一 般 小 于 等 于450 k g m 3;b ) 掺 入 优 质 的 活 性 掺 合 料, 一 般 大 于 等 于100 k g m 3;c) 掺入保塑剂与缓凝剂;d) 掺加高效减水剂。2. 4增加体积稳定性和耐久性的主要措施 高性能混凝土不仅具有高强、高流动性, 而且还应具有优异的耐久性, 混凝土体积稳定性与耐久性 是紧密相连的, 耐久性好稳定性相应就好。耐久性首先是由混凝土配合比、原材料 ( 水泥、掺合料和骨料) 性能、制备混凝土的工艺方法、浇

11、注 成型方法和硬化条件所决定。 主要反映在混凝土的 抗冻性指标及在高温、高湿环境下对化学侵蚀、钢筋 锈蚀、碱骨料反应的抵抗能力。 从快硬、高强、抗渗、抗冻、抗碳化的角度出发, 可采取以下措施提高混凝土的耐久性。2. 4. 1合理选用水泥和骨料 对水泥的含碱量以及骨料中活性氧化硅应严加控制, 以抑制和预防碱- 骨料反应的发生。 碱骨料反应是水泥中的碱性氧化物和活性骨料之间发生的化学反应, 该反应会使硬化后的混凝 土发生膨胀破坏, 严重影响混凝土的使用寿命。因此首先要尽量选用非活性或低活性骨料; 二是选择质量稳定, 含碱量较低的水泥、膨胀剂和减水剂; 三是 掺加粉煤灰抑制碱骨料反应。2. 4. 2

12、尽量减小水灰比 水灰比是决定混凝土孔结构参数最重要的因素之一, 随着水灰比的减小和混凝土开口孔总体积减 小, 平均孔径也变小, 混凝土的抗渗性提高, 因而排 除或降低了由于吸水引起的化学侵蚀、钢筋锈蚀和2. 4. 3正确合理选用掺合料和外加剂3高性能混凝土的养护混凝土中掺入适量的活性掺合料可降低温升,改善工作性, 增大密实度, 减小孔隙率, 提高早后期 强度, 从而提高耐久性。 如掺入膨胀剂, 可利用早期 膨胀补偿后期收缩, 从而提高混凝土的耐久性; 掺入减水剂, 可增大混凝土流动性, 改善混凝土内部结 构, 提高混凝土强度和耐久性。2. 4. 4改进浇注、养护施工工艺 良好的浇注养护工艺和设

13、备是保证混凝土硬化前不分层、不离析, 减少泌水, 硬化后不开裂的先决条件, 因而也是保证混凝土在使用环境中有优异耐 久性的必要条件。混凝土浇注振捣完毕后, 必须进行适宜的养护工作, 养护是混凝土成型的最后一道关键工序, 是混 凝土技术性能好坏的决定性因素之一, 因此要加强 混凝土的养护, 保证混凝土在适宜的条件下正常硬化和强度增长。而高性能混凝土水灰比较低, 材料内 部处于缺水状态, 浇注后表面又不泌水, 且初凝后表 面即开始失水, 产生细微凝缩裂缝, 因此高性能混凝 土的早期养护极其重要, 为避免混凝土早期失水过 多, 必须及时采取覆盖、洒水等有效养护措施, 以防止混凝土在施工中由于温度和收

14、缩而产生裂缝, 影 响混凝土的强度和耐久性。The A pp l ica t ion of H igh- Perf orm an ce Con cre te toRoa d an d Br idge En g in eer in gY A NG L i(Shan x i Prov in c ia l Expre sswa y A dm in istra t ion , Ta iyuan , Shan x i 030006, Ch ina )A bstra c t: Com b in ed w ith th e co n st ru c t io n p rac t ice, th e p ap

15、 e r an a lyzed th e m a in tech n ica l in dex an d it s ch a rac te r ist ic s o f h igh 2p e rfo rm an ce co n c re te, p ropo sed som e m ea su re s an d m e tho d s fo r refe ren ce.Key word s: h igh 2p e rfo rm an ce; co n c re te; ro ad; b r idge; en g in ee r in g; app lica t io n(上接第 26 页)2

16、. 4优化养护资源2. 5提高路况质量减少使用者费用路况质量好, 可节省道路使用者费用 (车辆运营 费用、事故损失费用、在途时间) 8 % 以上。2. 6提高工作效率以往需要通过近半个月完成的养护质量指数的 计算, 现在只需要几分钟并形成有关的养护报告, 提 高了其工作效率。总之, 随着 C PM S 2001 版的逐步建立应用, 我 省高速公路养护将实现基础数据管理信息化、养护决策科学化、养护管理现代化的目标。节省养护资金C PM S 2001 的使用能够优化公路养护资源, 使有限的公路养护资金发挥最大的社会效益, 可以提 高养护资金利用率5 % 10 % 。我省高速公路每年养护费用在 1

17、亿左右, 也就是说, 应用 C PM S 技术 投入 160 万元后, 每年可以节约资金近 1 000 万元,而且日后高速公路养护里程的不断加大和养护年限 的增长, 每年的养护费用会逐年增加, 其产生的经济 效益也更加显著。The D eve lopm en t an d A pp l ica t ion of Expre sswa y M a in tenan ceM ana gem en t Sy stem in Shan x iY U L i- yun(Shan x i Prov in c ia l Expre sswa y A dm in istra t ion , Ta iyuan

18、, Shan x i 030006, Ch ina )A bstra c t: T h e p ap e r in t ro du ced th e deve lopm en t an d app lica t io n o f E xp re ssw ay M a in ten an ceM an agem en t Sy stem fo r refe ren ce.Key word s: exp re ssw ay; m a in ten an ce; m an agem en t; sy stem ; deve lopm en t; app lica t io nfile:/D|/新建 Microsoft Word 文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:/D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56