摘要：高性能混凝土作为一种新技术混凝土，是以充分提高传统混凝土性能作为目标设计的混凝土，与传统的混凝土相比高性能混凝土具有承载能力强、弯拉强度高、抗渗性能好、耐久性强以及施工性能好的混凝土。由于混凝土配合比设计不合理，引起混凝土的强度不合格、收缩裂缝、外观等质量缺陷的现象常有发生，同时造成生产成本的增大。为了促进高强轻质混凝土（HSLC）在公路桥梁上的理论研究和实际应用，文章在总结有关资料的基础上，对HSLC配制方法进行了全面系统的介绍和分析。针对预应力HSLC梁桥在施工配合比方面存在的一些实际问题进行了初步讨论，提出了几点改进措施。
关键词：高强；轻质；混凝土；配比
0引言
近年来，我国桥梁工程建设项目日益增多，桥梁结构的不断创新以及施工工期的紧张对于混凝土材料的性能也提出了更高的要求，高性能混凝土在桥梁工程施工中的应用也日益广泛，对于提高桥梁工程施工质量也发挥了重要的作用。但是由于部分桥梁工程施工中，未能结合高性能混凝土的特点进行混凝土工程施工，因而导致混凝土工程施工出现了一些质量问题。因此，明确高性能混凝土对于施工工艺的不同要求，强化高性能混凝土工程施工管理，提高高性能混凝土工程施工质量，已经成为桥梁工程高性能混凝土工程施工的关键内容。
1概述
混凝土是一种优质量建筑材料，被广泛地应用于建筑领域。它能复合多种材料，得到各种特性的结构构件，如钢筋混凝土、纤维增强混凝土、聚合物混凝土、预应力混凝土等。现代混凝土作为人造建筑材料已有170多年的历史。在生产实践过程中，随着技术水平的提高，为了解决普通混凝土质量大的缺点，人们逐渐开发出了混凝土的新品种———轻质混凝土。1913年美国首先用回旋窑烧制了页岩陶粒，为轻质混凝土的发展迈出了可喜的第一步。由于轻质混凝土是一种比强度高，保温耐火，抗震性能好，无碱集料反应等新型混凝土，可广泛应用在各种工业与民用建筑等构筑物上，具有很好的技术经济价值，所以自上世纪60年代以来在世界各国获得了长足的发展和应用，成为建筑材料工业中发展最快的轻质高强的新型建筑材料之一。在轻质混凝土的发展初期，由于其强度较低且人们对其力学性质研究较少，使其应用的范围有所局限。随着研究的深入、高强轻集料即高强陶粒的问世。人们利用高强陶粒配制出了密度等级为1600～1900，强度等级在LC30以上的，广泛用于结构的高强轻集料混凝土。它以优良的力学性能和潜在的好处，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。在世界各国，特别是在北欧等国被广泛地应用于高层、超高层建筑结构，大跨度桥梁和城市立交桥及海洋工程中。而在我国，由于对轻质高强混凝土的研究还不十分系统，其用于承重结构的还不多。
2高强轻质混凝土的特点
2.1高强轻质混凝土的定义
高强轻质混凝土（High-StrengthLightWeightConcrete，以下简称HSLC）是指利用高强轻粗集料（在我国通常称它为高强陶粒）、普通砂、水泥和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m3，强度等级为LC30以上的结构用轻质混凝土。从HSLC的定义我们可以看出，它除了和普通混凝土一样牵涉到粗、细集料、水泥和水以外，所不同的是还涉及到表观密度（原称容重）的最大限值和最小的强度等级限值。
2.2高强轻质混凝土的特点
随着科学技术的发展，桥梁逐渐向大跨度发展，这也使混凝土自重大的缺点更加突出，限制了桥梁跨度的进一步提高。HSLC以其高强、轻质的特点，显然能够克服普通混凝土无法克服的自重过大的缺陷，实现桥梁跨度的进一步提高。因此，在桥梁结构向大跨、重载、轻质、耐久方向发展的今天，HSLC当是今后桥梁建设上主要使用的材料之一。HSLC在桥梁工程中的优势主要体现在以下几个方面：①减轻梁体自重，增大桥梁的跨越能力；②减低梁高；③提高桥梁的耐久性，延长桥梁的使用寿命；④抗震能力好；⑤降低工程造价。
3配合比设计分析
HSLC配合比设计的任务在于确定能获得预期性能而又最经济的混凝土各组成材料的用量，它和普通混凝土配合比设计的目的是相同的，即在保证结构安全使用的前提下，力求达到便于施工和经济节约的要求。由于HSLC所使用高强陶粒的特性，它还不能像普通混凝土那样，用一个较公认的强度公式作为混凝土配合比设计的基础。虽然，国内外都有不少研究者提出了各种各样的强度公式，但都存在很大局限性，离实际应用还有很大差距。所以，现阶段，主要还是通过参数的选择和简单经验公式的计算，最终经过试验的方法来确定各组分材料的用量。
3.1确定试配强度
根据我国《轻集料混凝土技术规程》（JGJ51-90）的规定，HSLC的试配强度可由公式确定。其中，———试配强度，MPa；———设计强度，MPa；———HSLC强度的总体标准差，MPa.
3.2选择水泥品种和标号
一般为325以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
3.3选择水泥用量
水泥用量是影响棍凝土强度及其它性能最主要的参数之一，对HSLC来说，水泥用量的选择尤为重要，增加水泥用量固然可以使HSLC的强度提高，但也会使其密度增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总的来讲，HSLC的最大水泥用量不宜超过550kg/m3，当采用泵送施工时，最小水泥用量不宜少于350kg/m3。
3.4选择高强陶粒
HSLC一般要选择密度等级>700、筒压强度>5.0MPa、强度标号>30MPa的圆球型高强陶粒，且其各项指标应满足《轻骨料》GB/T17431.1有关要求的人造高强轻集料。
3.5选择用水量和水灰比
HSLC的用水量和水灰比，分净用水量和净水灰比及总用水量和总水灰比，所谓净用水量系指不包括高强陶粒1h吸水率在内的混凝土用水量，其相应的水灰比则为净水灰比，在HSLC配合比设计中，一般用净用水量和净水灰比表示。HSLC的用水量（或水灰比）不仅对硬化混凝土的性能有很大影响，而且还直接影响拌合物的和易性。
3.6砂率的选择
HSLC的砂率是以体积比来表示的，即以砂的体积与粗细集料总体积的百分比来表示的。砂率的提高，是HSLC文献认为在一定的砂率范围内：18%～60%强度提高的一个主要因素（但有关。砂率对HSLC的强度影响不大），且其弹性模量也有所提高。但随着砂率的提高，HSLC的表观密度也逐渐增加。当HSLC的强度等级为LC40-LC60，砂率为40%左右时，混凝土拌合物的和易性最好。
3.7粗细集料用量
它是指配制1m3HSLC所需的高强陶粒和普通砂的密实体积，可参考《轻集料混凝土技术规程》（JGJ51-90），用绝对体积法求出。
3.8掺和料等外加剂
由于HSLC的水泥用量与同强度等级的普通混凝土偏多，实践证明，为减少水泥用量，改善和易性和其他一系列的物理力学性能，在HSLC中加入适量的掺和剂，如硅灰、优质粉煤灰、磨细高炉矿碴、F矿粉等，可获得很好的技术经济效益。一般在配制LC50及以下的HSLC时，掺加粉煤灰即可，当配制LC50以上的HSLC则需掺加硅粉等。在使用掺合料的同时，必须使用高效减水剂，以减小用水量，降低水灰比。粉煤灰的掺加采用“超量取代法”，且在预应力HSLC中其取代水泥率不宜大于10%～15%，而对于硅粉的最大掺加量，根据ACI213委员会报告《硅粉用于混凝土》的观点，“1kg硅粉可取代3～4kg水泥而不导致强度的降低。”从目前的研究来看，改良HSLC的配合比，采用“双掺”或“多掺”及复合掺加技术，即在加入高效减水剂的同时，根据混凝土性能的要求加入一种或几种（复合化）超细活性矿物材料，并加大掺入的比例，可以大幅度提高拌合料的工作性能，并对其物理力学特性有较显著的改善作用。
4高性能混凝土桥梁工程在桥梁工程中的施工与应用
4.1高性能混凝土的运输
高性能混凝土的运输一般采用混凝土运输车运送，为了确保桥梁工程混凝土浇筑作业施工的持续进行，对于混凝土运输设备应该配备足够数量的车辆，同时对于高性能混凝土的运输车辆，应该采取相应的保温隔热措施进行防护。同时应该尽可能的减少高性能混凝土运输车辆的转载次数以及运输时间，对于混凝土运输车辆的搅动转速，可以控制在2～4r/min左右，在到达施工作业现场之后，可以先高速旋转将混凝土送入泵车受料斗或混凝土料斗中。在混凝土运抵施工现场后，应该及时的对高性能混凝土的坍落度进行质量检查，指标可以参考表1执行:
4.2高性能混凝土的浇筑
对于高性能混凝土的浇筑应该采取分层浇筑的方式，在高性能混凝土浇筑过程中，避免随意设置施工缝，分层厚度应该根据混凝土拌合站的能力、运输条件、浇筑速度、振捣能力和结构要求等综合确定，同时最大摊铺厚度不宜超过40cm，泵送混凝土的摊铺厚度不宜大于60cm，浇筑层厚可以参考表2执行:
需要注意的是，在高性能混凝土浇筑施工作业过程中，为了避免混凝土出现离析的现象，在高处向模板内倾卸混凝土作业时，应该严格控制混凝土的倾落高度不超过2m，高度超过2m的情况应该使用串筒、溜管或振动溜管进行混凝土的辅助浇筑。
4.3高性能混凝土的振捣
对于混凝土的振捣施工作业，通常情况下，一般选择使用插入式振捣棒振捣，对于预应力构件或者是薄层混凝土则可以使用平板振动器振捣。对于混凝土的振捣应该确保混凝土表面不再下沉或者是出现气泡，确保混凝土表面平坦并出现泛浆。在混凝土振捣技术之后应该及时的进行混凝土表面的修整、抹平处理。在高性能混凝土振捣过程中，避免出现重复振捣现象，在振捣过程中应该时时检查模板支撑的稳定性和接缝，以免出现漏浆等问题的发生。
4.4桥梁高性能混凝土养护
对于桥梁工程的扩大基础、承台、墩台、支承垫石、梁面防护层以及混凝土，其养护方式一般是采用覆盖麻布、草帘等，并通过喷雾洒水养护7d以上的方式进行养生。对于大体积混凝土，通常是采取蓄热法进行养生，通过使用塑料薄膜或者是麻袋片作为保温材料，对大体积混凝土进行保温与保湿养生，通常情况下大体积混凝土养护时间不少于两周。对于预制混凝土梁，除了采取自然养生的方式，同时也可以结合使用蒸汽养生。
4结束语
随着技术的进步，混凝土结构工程向更高建筑、更大跨度和更高承载力方向发展，同时，人们对结构的耐久性等要求也不断提高，这些都使得强度高混凝土的研制和应用成为必然。高强轻质混凝土的施工条件要求较高，质量不容易控制。施工时必须对HSLC采用“双掺”或“多掺”等方法进行改性，以提高拌合料的工作性能，保证HSLC的施工质量。另外，我国应加大高强陶粒的研究工作，尽快生产出高性能高强陶粒，从根本上改变HSLC的力学性能，为HSLC在公路桥梁上的广泛使用铺平道路。
参考文献：
[1]何良华;何良勇，桥梁高性能混凝土应用技术研究[J].黑龙江交通科技.2014.
[2] 杨海涛，浅析高性能混凝土技术在道路桥梁工程施工中的应用[J].黑龙江科技信息.2016.
[3]混凝土配合比设计规程[M].中国建筑工业出版社.1997.
论文作者:刘新峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/27
标签：混凝土论文; 强度论文; 桥梁论文; 陶粒论文; 轻质论文; 高性能混凝土论文; 用水量论文; 《防护工程》2017年第36期论文;