道路桥梁工程施工中高性能混凝土的应用策略

随着我国交通网络向高密度、重载化方向发展，传统普通混凝土已难以满足现代桥梁对强度、抗渗性和服役寿命的严苛要求。尤其在极端气候频发、腐蚀性环境增多的背景下，因混凝土劣化导致的早期病害频发，亟需引入高性能混凝土这一革命性材料。

一、高性能混凝土

高性能混凝土（High Performance Concrete，简称 HPC）是一种以耐久性为首要设计指标，同时兼顾高强度、工作性和体积稳定性的新型建筑材料。相较于普通混凝土，其核心优势体现在低水胶比、高密实度和掺加矿物掺合料与高效减水剂的科学配比体系。通过复掺粉煤灰、矿渣微粉等活性掺合料，不仅能显著降低水泥水化热，延缓混凝土内部温度峰值，还能优化孔隙结构，提升抗渗性与抗侵蚀能力；高效减水剂的引入则确保混凝土在低水胶比下仍具备良好的流动性，满足泵送施工需求。在道路桥梁工程中，高性能混凝土的抗冻融、抗氯离子渗透和抗碳化等性能，可有效抵御冻融循环、盐雾侵蚀等恶劣环境作用，延长结构服役寿命，降低全生命周期维护成本。

二、高性能混凝土在道路桥梁工程中的特性优势

2.1 高强度与高承载能力

抗压强度可达 C50-C80，轴心抗压强度比传统混凝土提升 30%-50% ，适用于大跨度桥梁主梁、高架桥墩等重载部位，能有效减少构件截面尺寸（如桥墩截面面积可减少 20% ），降低结构自重。

2.2 高耐久性与抗劣化能力

抗渗等级 ⩾P12 （渗透高度 ⩽50mm, ），抗氯离子渗透系数 ⩽1.0×10^{-1 2}m²/s ，能抵御沿海地区盐雾侵蚀（钢筋锈蚀速率降低 80% ）；抗冻等级 ⩾F200 （冻融循环 200次后强度损失 ⩽15% ），适配高寒地区道路桥梁。

2.3 高工作性与施工适应性

坍落度可控制在 180-220mm ，扩展度 ⩾700mm ，且具有良好的保水性与黏聚性（泌水率 ⩽1% ），适用于钢筋密集的桥梁节点（如箱梁腹板、墩台盖梁）与大体积混凝土浇筑（如桥梁基础），可减少施工振捣难度，避免蜂窝、麻面等缺陷。

三、高性能混凝土应用的核心技术策略

3.1 材料选型与配合比优化策略

3.1.1 原材料选型标准

水泥：选用P.O42.5 及以上硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，要求28 天抗压强度 ⩾ 42.5MPa ，安定性合格（雷氏夹膨胀值 ⩽5mm) ），碱含量 ⩽0.6% （避免碱-骨料反应）。

骨料：粗骨料选用连续级配碎石（ 5.25mm ），压碎值 ⩽10% ，针片状含量 ⩽5% ，含泥量 ⩽0.5% ；细骨料选用中砂（细度模数2.3-3.0），含泥量 ⩽2.0% ，石粉含量 3%-5% （提升混凝土黏聚性）。骨料质量不达标会导致混凝土强度波动超 10% ，需严格筛选。

矿物掺合料：采用“粉煤灰+矿渣粉”复合掺加，粉煤灰选用Ⅰ级灰（需水量比 ⩽ 95% ，烧失量 ⩽5% ），矿渣粉选用 S95 级（比表面积 ⩾400m²/kg ，活性指数 28 天 ⩾ 95% ），总掺量控制在 30%-50% （替代水泥），可降低水化热（减少 20%-30% ）、提升抗氯离子渗透能力。

外加剂：选用聚羧酸系高效减水剂，减水率 ≥25% ，缓凝时间 3-6h（适应长距离运输），与水泥、矿物掺合料相容性良好（经相容性试验验证，混凝土坍落度损失 1h⩽30mm ）。严禁使用萘系等低效减水剂，避免影响混凝土工作性与耐久性。

3.1.2 配合比设计方法

采用“强度-耐久性双控”设计思路，以抗压强度（满足设计等级）与抗氯离子渗透系数（ ⩽1.0×10^-12m²/s) ）为核心指标，通过正交试验优化水胶比（0.28-0.38）、胶凝材料总量（ ⟨400-550kg/m³ ）、砂率（ 38%45% ）。

针对特殊需求调整配合比：寒区工程增加引气剂（含气量 4%-6% ），提升抗冻性；沿海工程降低水胶比（ ⩽0.35) ，增加矿物掺合料掺量（ ≈40% ），增强抗氯离子侵蚀能力；大体积混凝土减少水泥用量（ ⩽300kg/m³ ），延长缓凝时间（6-8h），控制水化热。

3.2 施工工艺适配策略

3.2.1 搅拌工艺

采用强制式搅拌机，搅拌顺序为“骨料+水泥+矿物掺合料→干拌 30s 加水 ⋅⁺ 减水

剂→湿拌 90-120s^′′ ，确保拌合物均匀（匀质性误差 ⩽5% ）。严禁缩短搅拌时间（低于90s 会导致减水剂分散不均，坍落度损失加快）。

实时监测拌合物性能，每车检测坍落度（允许偏差 ±20mm ）、扩展度（允许偏差±50mm) ，气温 ⩾30^∘C 时增加检测频次（每2 车1 次），坍落度损失超 50mm 时，经技术人员确认后可补加适量减水剂（掺量≤原用量的 10% ），严禁直接加水。

3.2.2 运输与浇筑工艺

采用混凝土搅拌运输车运输，运输时间 ⩽1.5h （高温天气 ⩽1h ），运输过程中保持低速搅拌（ ?2-4r/min) ），避免离析。长距离运输（超 20km ）需配备缓凝型减水剂，确保到场坍落度满足浇筑要求。

浇筑前清理模板与钢筋表面杂物，洒水湿润（模板无积水）；采用溜槽、串筒等辅助工具，控制混凝土自由下落高度 ⩽2m （超 2m 易离析），钢筋密集区域选用小型溜槽（宽度 ⩾200mm ）。浇筑顺序遵循“分层浇筑、循序渐进”，每层厚度 ⩽300mm （高性能混凝土黏度大，厚层浇筑易振捣不密实），相邻两层浇筑间隔≤混凝土初凝时间（通过试验确定，一般3-5h）。

3.2.3 振捣工艺

采用高频插入式振捣器（频率 10000-15000r/min⟩ ），振捣点间距 ⩽400mm （普通混凝土为 500mm ），振捣时间 20-30s（至混凝土表面泛浆、无气泡溢出），严禁过振（导致骨料下沉、表层砂浆过厚）或漏振（引发蜂窝缺陷）。

针对薄壁构件（如箱梁腹板，厚度 ⩽300mm; ），采用附着式振捣器（频率 50–60Hz ）配合插入式振捣器，确保钢筋间隙混凝土填充饱满；大体积混凝土（如桥梁承台）采用分层振捣+二次振捣（初凝前 30min ），减少内部孔隙，提升抗渗性。

3.3 质量控制与养护保障策略

3.3.1 施工过程质量控制

模板控制：选用钢模板（平整度 ⩽2mm/m ），模板接缝处粘贴海绵条（厚度 5mm ），防止漏浆；浇筑前检查模板垂直度（偏差 ⩽1% ）、加固强度（可承受混凝土侧压力 ⩾ 50kN/m² ），避免浇筑过程中模板变形。

钢筋控制：钢筋保护层厚度偏差控制在 ±5mm （采用定位垫块，强度 ⩾C50 ），钢筋间距偏差 ⩽10mm ，避免保护层不足导致钢筋锈蚀（保护层每减少 10mm ，钢筋锈蚀速率增加 20% ）。

试块制作与检测：每 100m³ 混凝土制作 3 组标准养护试块（ 150mm×150mm× ），同时制作同条件养护试块（用于确定拆模时间）；试块养护环境需符合标准（温度 ，相对湿度 995% ），28 天抗压强度检测合格率需 100% ，若出现不合格试块，需双倍取样复检，仍不合格则需钻芯取样验证结构实体强度。

3.3.2 养护工艺优化

养护时机：混凝土浇筑完成后，初凝前（一般 4-6h）进行表面收光（避免早期失水开裂），终凝后（8-12h）立即覆盖土工布 ^∗+ 塑料薄膜（保湿、保温），严禁暴晒或受冻（气温 ⩽5^∘C 时需覆盖棉被+电热毯，确保养护温度 ⩾10^∘C ）。

养护周期：普通高性能混凝土养护 |⩾14 天，大体积混凝土、高强混凝土（ ⩾C60 ）养护 ⩾28 天，每日洒水次数根据环境温度调整（ 20-30^∘C 时 4-6 次/天， 30^∘C 以上时 6-8次/天），确保混凝土表面始终湿润。

特殊养护措施：冬季施工采用蒸汽养护（升温速率 ⩽10^∘C/h ，恒温温度 50–60^∘C ，降温速率 ⩽5°C/h; ），避免温度骤变引发裂缝；大体积混凝土采用内冷水管（通循环水，进水温度 ⩽25°C ），控制内外温差 ⩽25°C 。

结语：

道路桥梁工程中高性能混凝土的应用，是提升工程质量、延长结构寿命的关键路径，其核心在于通过科学的材料选型、精准的配合比设计、适配的施工工艺与严格的质量控制，充分发挥高性能混凝土的优势。

参考文献：

[1]张平良.高性能混凝土在道路桥梁工程施工中的应用策略[J].工程建设与设计,2019,000(024):172-173.

[2]童伟伟.高性能混凝土在道路桥梁施工中的应用方法研究[J].信息记录材料,2019,020(004):55-56.