景 剛

（子長(zhǎng)市交通運(yùn)輸綜合執(zhí)法大隊(duì)， 陜西 延安 717300）

0 引文

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)于公路工程建設(shè)質(zhì)量的要求相繼提升，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)公路工程的發(fā)展和完善，而混凝土作為公路工程中的重要材料，其綜合性能會(huì)直接影響公路建設(shè)質(zhì)量和安全性。高性能混凝土和其他類型的混凝土相比擁有更好的耐久性、彈性和強(qiáng)度，通過合理應(yīng)用高性能混凝土，可以優(yōu)化公路工程質(zhì)量，保障公路應(yīng)用安全性。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀

和一般混凝土相比，高性能混凝土擁有充足力學(xué)強(qiáng)度、高耐久性、高體積穩(wěn)定性和高施工性等特征，因此在應(yīng)用高性能混凝土過程中能夠更好適應(yīng)各種惡劣環(huán)境和不良天氣，擁有良好的抗磨損性、防水性和抗凍性。在公路工程建設(shè)中合理應(yīng)用高性能混凝土，不但能夠提高公路工程建設(shè)質(zhì)量，避免因?yàn)槭┕べ|(zhì)量缺陷導(dǎo)致的道路下沉問題。此外，還可以有效改善一般混凝土強(qiáng)度過低以及水泥耐久性和用量之間的矛盾問題。同時(shí)高性能混凝土在實(shí)際應(yīng)用中還具有高效澆筑性、黏聚性以及流動(dòng)性等優(yōu)勢(shì)特征，滿足公路工程對(duì)于混凝土的性能要求。

2 高性能混凝土原材料

2.1 水泥

水泥作為混凝土中的重要原材料，其會(huì)和水泥形成某種反應(yīng)，從而變成一種十分堅(jiān)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(huì)直接影響混凝土材料的應(yīng)用性能和應(yīng)用成本。

2.2 集料

針對(duì)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到150毫米之間。細(xì)集料涵蓋天然砂以及石屑等內(nèi)容，對(duì)應(yīng)粒徑在0.15到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。

2.3 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。

2.4 拌合用水

在混凝土拌制中，水泥會(huì)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(duì)于拌合料的體積變化以及性能變化具有重大影響[1]。

2.5 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。

3 高性能混凝土組成設(shè)計(jì)及試驗(yàn)檢測(cè)

在高性能混凝土材料構(gòu)成中，除了砂石、水泥和水等基礎(chǔ)原材料之外，同時(shí)還包括外加劑以及礦物摻合料，這兩種材料還是高性能混凝土配置中不可缺少的元素，通過添加該種材料，能夠進(jìn)一步優(yōu)化混凝土工作性能。

在公路工程設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和生產(chǎn)檢測(cè)過程中，為了實(shí)現(xiàn)低消耗、高效和優(yōu)質(zhì)目標(biāo)，需要借助實(shí)驗(yàn)措施合理選擇相關(guān)因素最優(yōu)點(diǎn)，最終得到最佳方案，其中所選擇的方法為正交設(shè)計(jì)。能夠?qū)Ω咝阅芑炷临|(zhì)量產(chǎn)生影響的主要因素包括以下幾種：外加劑、砂率、水灰比、砂石料性質(zhì)、水泥用量和種類等。但在實(shí)際生產(chǎn)中，水泥用量普遍是固定的，并按照就近原則選用砂石料，相關(guān)養(yǎng)護(hù)方式普遍是按照一般規(guī)定實(shí)施，因此其中的可調(diào)整元素僅剩下外加劑、砂率以及水灰比。在正交試驗(yàn)中為了比較分析砂率、減水劑和水灰比三種因素對(duì)于高性能混凝土強(qiáng)度影響，選擇三因素三水平正交試驗(yàn)原理確定高性能混凝土配合比，進(jìn)一步考察減水劑品種、砂率以及水灰比對(duì)于高性能混凝土應(yīng)用強(qiáng)度的影響和各種材料最佳用量。

而在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中，普遍需要考察分析三種和以上的試驗(yàn)因素，如果實(shí)施全面試驗(yàn)，則整體試驗(yàn)規(guī)模相對(duì)較大，而在試驗(yàn)條件限制下無法順利實(shí)施。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是通過組織多因素試驗(yàn)，尋找最佳水平組合的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。

試驗(yàn)中的影響因素如下：第一是水灰比，其也是影響混凝土耐久性和強(qiáng)度的重要指標(biāo)。水的主要作用是為水泥水化反應(yīng)提供有效的結(jié)合水，確?；炷潦┕ぶ械暮鸵仔浴Ｈ绻冶冗^高，盡管提升了高性能混凝土流動(dòng)性，但會(huì)削弱混凝土的保水密實(shí)性和黏聚性，使高性能混凝土內(nèi)出現(xiàn)毛細(xì)管孔隙，影響混凝土耐久性和強(qiáng)度，只有選擇適合水灰比，才可以提高混凝土工作性能。第二是砂率，砂率還會(huì)影響混凝土強(qiáng)度與和易性，假如砂率過低，細(xì)集料數(shù)量較少，便無法有效添補(bǔ)粗集料之間空隙，為此可以選擇水泥漿填充多余空隙，無法提高混凝土強(qiáng)度。第三是減水劑，水泥品種和減水劑之間適應(yīng)性同時(shí)也是全面發(fā)揮減水劑效果的重要因素，此外，砂率高低還會(huì)影響減水劑的應(yīng)用效果。此次，試驗(yàn)砂率選擇聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐選擇41%到43%之間，并以此為前提合理選擇減水劑品種。

原材料方面，試驗(yàn)中的原材料包括水泥、細(xì)骨料河砂細(xì)度模數(shù)為2.6，粗骨料選擇當(dāng)?shù)睾勇咽瑢?duì)應(yīng)粒徑為5到31.5毫米。此次試驗(yàn)中所選擇的減水劑包括沈陽萬砼牌洪盟減水劑、沈陽洪盟洪盟減水劑和丹東北方派洪盟減水劑，選擇凈漿試驗(yàn)方法對(duì)不同減水劑減水率進(jìn)行合理測(cè)試。

高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方面，對(duì)于高性能的混凝土而言，應(yīng)該選擇高效減水劑、低用水量和低水膠比，為了進(jìn)一步控制水泥用量，滿足低碳、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，應(yīng)該把水泥用量控制為每立方米360千克。結(jié)合高性能混凝土的水灰比以及耐久性等因素影響，其對(duì)應(yīng)的水平分別是0.42、0.43、0.44。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)選擇砂率的三種試驗(yàn)水平分別是41%%、42%、43%。減水劑也擁有三種品牌，于試驗(yàn)中，減水劑用量選擇標(biāo)準(zhǔn)是其擁有相同減水量，所用三個(gè)減水劑品種分別是萬砼牌減水劑、洪盟牌減水劑和北方牌減水劑。

通過單軸臥式攪拌機(jī)針對(duì)高性能混凝土實(shí)施攪拌試驗(yàn)，為了促進(jìn)不同集料的充分混合，控制粗骨料的水分吸收，可以選擇如下攪拌工藝：第一是針對(duì)砂子以及水泥實(shí)施30秒的攪拌；第二是在稱取部分減水劑后，添加到拌和水內(nèi)，并加入至攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行30秒的攪拌。第三是把粗骨料添加到攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行120秒的攪拌施工。

結(jié)合正交試驗(yàn)原理，通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面對(duì)比分析，選擇最佳的高性能混凝土試驗(yàn)方案。最終試驗(yàn)結(jié)果分析如下：第一，減水劑選用品種會(huì)直接影響高性能混凝土的應(yīng)用強(qiáng)度，同時(shí)砂率還會(huì)對(duì)不同種類減水劑產(chǎn)生較大影響，結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)分析，砂率處于41%到43%內(nèi)，洪盟減水劑的應(yīng)用效果最佳，因此在一定砂率和水泥品種范圍內(nèi)，只有選擇適合減水劑品牌，才能在保證混凝土強(qiáng)度基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)控制拌和水用量的目標(biāo)。第二是因?yàn)榇舜卧囼?yàn)中的水灰比會(huì)受到實(shí)際生產(chǎn)狀況的影響，對(duì)應(yīng)變動(dòng)范圍較小，最低值和最高值之間僅僅相差0.2，所以無法明顯展示出水灰比在混凝土強(qiáng)度方面的影響。但結(jié)合最終的試驗(yàn)結(jié)果分析，在0.42水灰比的條件下，高性能混凝土的 應(yīng)用強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出0.43和0.44水灰比的混凝土，為此立足于混凝土耐久性層面分析，可以選擇水灰比為0.42的混凝土。

通過比較不同齡期的高性能混凝土強(qiáng)度差異，3d齡期除外，可以發(fā)現(xiàn)在三種影響元素中，對(duì)于混凝土影響強(qiáng)度的三種因素按照從大到小的順序分別是減水劑、砂率以及水灰比。結(jié)合不同齡期條件下混凝土強(qiáng)度均值，可以了解到0.42混凝土強(qiáng)度最高，0.44水灰比的混凝土強(qiáng)度最低，由此能夠看出對(duì)于高性能混凝土而言盡量選擇低水灰比。高性能混凝土適合選擇30%減水率的高效減水劑。

結(jié)合此次正交試驗(yàn)對(duì)應(yīng)極差分析法研究砂率、水灰比和減水劑三種元素對(duì)于混凝土強(qiáng)度的影響，最終得到此次試驗(yàn)范圍內(nèi)的最佳組合是洪盟牌減水劑，0.42水灰比和43%的砂率，該種組合模式能夠進(jìn)一步保障高性能混凝土的應(yīng)用強(qiáng)度，同時(shí)還可以兼顧混凝土耐久性[2]。

4 高性能混凝土施工及質(zhì)量控制

4.1 材料控制

為了提升高性能混凝土質(zhì)量，提高混凝土的體積穩(wěn)定性、高密實(shí)性和高耐久性，需要針對(duì)原材料應(yīng)用質(zhì)量進(jìn)行合理控制。在混凝土拌和用水方面，盡量選擇自來水，如果選擇湖泊水、河流水和地下水等水源，需要進(jìn)一步檢驗(yàn)其對(duì)于混凝土性能的影響，尤其是對(duì)于混凝土凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度的影響。對(duì)于水泥材料來說，在高性能混凝土制備中，可以選擇等級(jí)超出42.5的低堿和低氯一般硅酸鹽以及硅酸鹽水泥實(shí)施合理配置。對(duì)應(yīng)水泥比表面積小于每千克350平方米，水泥熟料內(nèi)的C3A含量低于8%。礦物摻和料方面，需要在高性能混凝土材料內(nèi)摻入大量活性礦物摻和料，進(jìn)一步控制新拌混凝土硬化中的升溫問題，有效提高混凝土耐久性，優(yōu)化混凝土施工性能。在具體工程建設(shè)中普遍選擇磨細(xì)高爐礦渣、硅粉、礦物摻合料以及分選粉煤灰等。選擇三摻或兩摻的效果更佳。而在C80到C100的混凝土內(nèi)以添加磨細(xì)高爐礦渣為主，對(duì)于超出C100的主要是以添加硅粉為主。減水劑和復(fù)合外加劑，可以選擇減水率高、具有一定引氣功能、且擁有良好保塑性能的減水劑。粗細(xì)骨料方面，在重要工程中的腐蝕環(huán)境和潮濕環(huán)境內(nèi)應(yīng)該盡量避免選擇具有潛在堿活性骨料。應(yīng)用具有某種堿活性骨料中，需要對(duì)混凝土內(nèi)堿含量進(jìn)行合理控制，一般低于每立方米3千克，或選擇堿活性抑制策略，摻入大量礦物摻和料。

4.2 攪拌澆筑技術(shù)控制

開始混凝土拌和前，應(yīng)該針對(duì)各種材料、工具和機(jī)械設(shè)備實(shí)施仔細(xì)檢查，保證混凝土攪拌和澆筑的連續(xù)性。開盤前，按照實(shí)驗(yàn)室所提供的配合比調(diào)制系統(tǒng)，確保整個(gè)拌制過程能夠嚴(yán)格按照具體配合比要求實(shí)施稱量和配料，將相關(guān)信息準(zhǔn)確錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)?；炷恋耐斗彭樞蚴巧笆⑺?、礦物摻合料、外加劑、水，具體攪拌時(shí)間應(yīng)該維持在60秒以上[3]。

為了對(duì)混凝土整體澆筑時(shí)間進(jìn)行合理控制，確?；炷羶?nèi)實(shí)外美，在高性能混凝土的振搗方法和澆筑等方面具有較為嚴(yán)格的要求。于混凝土入模前，可以借助專用儀器設(shè)備對(duì)減水率、水膠比、含氣量、坍落度、溫度等性能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，在達(dá)到具體要求后才能實(shí)施澆筑工作。同時(shí)把混凝土入模溫度維持在5到30度之間。混凝土澆筑的墜落高度應(yīng)該控制在2米以下，如果下落高度超出2米，可以選擇漏斗、滑槽、串筒等器具實(shí)施輔助輸送，避免產(chǎn)生分層離析問題。預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)該通過可靠、連續(xù)、穩(wěn)定、快速等方法一次澆筑成型。而于澆筑施工中，隨機(jī)、隨時(shí)取樣制作彈性模量試件。通過一次成型、連續(xù)澆筑方法實(shí)施混凝土施工。

4.3 養(yǎng)護(hù)控制

在針對(duì)高性能混泥土實(shí)施一次澆筑成型后，需要相應(yīng)的時(shí)間才能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，而在具體操作階段中，由于空氣無法滿足水泥硬化需求，應(yīng)該實(shí)施有效養(yǎng)護(hù)。相關(guān)養(yǎng)護(hù)技術(shù)如下，灑水養(yǎng)護(hù)中，保證水溫小于混凝土表層溫度，最高溫差控制在15度以下。可以選擇覆蓋保溫措施實(shí)施養(yǎng)護(hù)[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，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(zhǎng)公路的應(yīng)用年限，促進(jìn)國(guó)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(duì)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(jì)要求，在需要的條件下，可以針對(duì)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)。