【高速公路高性能混凝土配合比设计及施工应用4700字（论文）】

高速公路高性能混凝土配合比设计及施工应用研究目录TOC\o"1-2"\h\u8050高速公路高性能混凝土配合比设计及施工应用 161711序言 1143922高性能混凝土在路桥施工中应用的意义 2206143高速公路高性能混凝土施工应用 363643.1振荡压实在沥青路面施工中的应用 3231753.2高性能混凝土在人防工程中发的应用 467024高性能混凝土应用的施工工艺 538924.1施工工艺介绍 536874.2现场数据采集与分析 5182855结论 617452参考文献 7摘要：高性能混凝土配合比设计理念的核心在于首先考虑混凝土耐久性，重点强调混凝土使用年限及混凝土结构所处环境，从而使混凝土达到设计100年使用寿命，在混凝土耐久性实现过程中掺入粉煤灰、矿粉及聚羧酸系高效减水剂等关键技术来提高混凝土抗氯离子渗透、抗裂和抗冻性能，并采取了限制原材料碱含量和氯离子含量等措施来预防混凝土发生碱-骨料反应和钢筋锈蚀，从而确保了混凝土耐久性，结合其混凝土工作性、高强度、体积稳定性和经济性等特点。关键词：高速公路；高性能混凝土配合比；设计；施工应用序言高性能混凝土是近期混凝土技术发高展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制，便于浇筑、振捣时不离析、力学性稳定、早期强度高、具有长期的力学性能，抗渗性，密实性水化热，韧性，体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性，引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。高性能混凝土往往被人们将其与压实原理,压轮与被压材料的相互作用及颗粒应力状态，及偏心轴典型位置及交变力矩变化情况。在中心主动轮轴和偏心轴每旋转一周的过程中,力偶矩的大小随着偏心块相位的变化呈余弦规律变化,振荡轮在轴载及交变力矩的作用下,一方面加速了滚轮下方单元体的剪切破坏,另一方面也使其下方的单元体受到不同程度的挤压而密实.从而避免了振动压实过程中不必要的能量损耗,提高了压实度增长率,促进了压实工艺的效率。高性能混凝土在路桥施工中应用的意义随着对交通运输要求的日益提高，在交变扭矩的作用下，振荡轮将反复对前后土壤进行挤压。由于滚轮与上壤之间存在切向圆周摩擦力，故振荡轮碾体下土的单元体上还会产生水平和垂直方向的剪切应力。当剪切应力小于土壤的抗剪强度时，则土壤处于弹性变形状态；当上的剪叨应力达到抗剪强度处于极限平衡状态时，则土壤将被剪切破坏，使振荡碾滚前后及碾体下方的土壤受到不同程度的挤压而密实，达到压实的目的。根据土力学理论，土壤承受外部载荷时，内部将产生法向和切向应力，引起土粒之间，土的这一部分和那一部分之间产生相对滑动，或存在相对滑移的趋势。这种土颗粒之间的相对位移将受到土壤抗剪强度的约制。当土壤受到剪切力的作用时，剪切表面将产生抗剪应力。抗剪应力取决于土壤分子之间的粘聚力和内摩擦力，并与剪切面的法向应力呈线性关系变化。当土壤受到剪切破坏产生相对位移时，其抗剪应力达到极值，称之为抗剪强度。滚轮与土壤的相互作用及土体应力状态如下图所示。在振荡轮和振动轮的碾体下，由于垂直载荷的作用，土的单元体上均受到垂直和水平方向法向应力的作用。而振荡轮高强度混凝土联系起来，其实高性能混凝土不仅仅是高强度，而且具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，普遍混凝土不能长久作用，如许多混凝土道路在不该开裂的地方开裂或者由于冰冻和融化而剥落；许多桥面遭受严重破坏；许多混凝土桥梁在地震中倒塌。因此，只有采用高性能混凝土才有可能避免这些不该发生的事故。高速公路高性能混凝土施工应用振荡压实在沥青路面施工中的应用高性能混凝土广泛用于很多离岸结构物和长大跨桥梁的建造，包括长大跨桥梁所用的拌合物。它们主要用于主梁、墩部和墩基，硅粉混合水泥。高性能混凝土有广泛的应用性，具有易于浇注、捣实而不离析、高超的、能长期保持的力学性能，早期强度高，韧性高和体积稳定性好，在恶劣的使用条件下寿命长、高强度、高流动性与优异的耐久性。耐久性、养护的难易程度以及建设的经济性已成为工程建设的目标。高性能混凝土在桥梁工程中应用的优点是：1)跨径更长；2)主梁间距更大；3)构件更薄；4)耐久性增强；5)力学性能加强。高性能混凝土具有高施工性、高体积稳定性、高耐久性及足够的力学强度，为此它能相对长时间承受随冲刷、磨耗、冰冻、水的渗入、侵蚀等恶劣环境，高性能混凝土在公路应用中，其耐久性优点极为突出，一方面它可以提高路基施工质量，确保路基不下沉；另一方面，需解决公路混凝土强度等级低，水泥用量少，从而形成了水泥用量少与耐久性要求之间的矛盾。高性能混凝土是以耐久性为主要指标，同时要具有高强、高早强、高施工性（高流动、高粘聚性、高可浇注性）等优异性能。其配制的基本思想是：通过对原材料进行选择，优化混凝土配比，掺入复合高效外加剂。同时掺入一些经过处理的工业废料如硅灰、粉煤灰、矿渣等，并从混凝土拌和物的流动性、施工工艺方面考虑，以获得高流态、低离析、质量均匀的高强混凝土。同时其耐久性要大大好于普通混凝土。公路高性能混凝土应根据公路混凝土的特点，结合高性能混凝土的优点，综合考虑其各方面的性能要求来进行开发研究。但如果能从改变公路混凝土的施工工艺出发，不采用滑模摊铺施工，而采用高流态(接近自流平)，坍落度达240—270mm的混凝土来施工，则该方法进一步丰富了公路高性能混凝土的内涵，其带来的经济效益和社会效益将是不可估量的。在107国道石家庄段沥青路面的施工时，由于沿线村镇较多，为了能够高效率的利用碾压设备在沥青混合料高温时达到压实的目的，且尽量减少对村民的施工干扰，依据施工经验，采用了以下整体连续的碾压工艺：摊铺机一一钢轮静压/胶轮碾压（1〜2遍）一一钢轮振荡（1遍） 胶轮碾压（1遍）。钢轮振荡（1遍）一一胶轮碾压（1遍）。钢轮振荡（1遍）。胶轮碾压（1遍），(根据实际情况可改变振荡遍数，但在3~5遍范围内） 钢轮静压收面（1〜2遍）。高性能混凝土在人防工程中发的应用人防工程因其特殊的使用功能要求，且工程结构长期处于潮湿环境之中，对混凝土材料的耐久性有着严格的要求，因此采用高性能混凝土具有重要意义。人民防空工程包括为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室工程，坚固的防护工程是保存战争实力的重要措施。在现有高技术条件下，防护工程隐蔽困难，武器毁伤威力大，防护工程易遭敌摧毁。因此，除了要搞好防护工程的伪装外，必须积极研制并采用高强度、高性能新型建筑材料构筑防护工程。混凝土是人防工程中最为广泛的建筑材料，作为重要的建筑材料，混凝土的发展经历了普通混凝土一高强度混凝土一高性能混凝土的发展过程。随着破坏造成的结构崩塌事故在各地接连发生，使人们意识到混凝土强度增加带来的脆性问题已影响到结构的使用安全，迫使混凝土朝着高性能化方向发展。综合考虑，高性能混凝土定义的内涵主要包括以下几个方面：①高强度：HPC首先必须是高强的，强度不应低于50MPa或60MPa。②高耐久性：HPC应具有优异的抗渗与抗介质侵蚀的能力。③高体积稳定性：HPC应具有较高的弹性模量、低收缩和低温度应变。④高工作性：HPC应该具有高的流动度，可泵送，或者自流、免振。⑤经济合理性：HPC除了确保所需要的性能之外，还应考虑节约资源、能源并注重环境保护，使其朝着“绿色”的方向发展。由于高性能混凝土具有上述优点，特别是耐久性能突出，所以将其应用到人防工程中，必然具有重要的实用价值和经济效益。高性能混凝土应用的施工工艺施工工艺介绍近几年来，我国一些单位对水泥混凝土混合料界面理论研究表明:水泥浆与主骨料界面是混凝土的薄弱环节，在普通混凝土中，由于集料表面形成的泌水层，使界面处的灰浆水灰比增大，而成为粗晶网状疏松多孔层，呈现出明显的过渡区，随着混凝土强度逐渐提高，过滤区还会出现收缩裂纹和沉降裂纹。当结构受力时，界面(过渡区)应力集中，便成为混凝土破坏的起始源和强度薄弱区。掺入活性混合料(如粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等)的混凝土，不仅可填充混凝土中的各种微孔隙，还能吸收大量的游离水，减少水泥浆与骨料界面间的泌水层，使混凝土结构密实，孔隙细化，这样能大大提高混凝土强度和抗渗能力。采用拌合性能好的搅拌设备。卧轴式搅拌机或逆流式搅拌机能在较短时问内将其搅拌均匀，采用其他设备时须经过试验验证拌合物的均匀性。制备髙性能混凝土时，各种原材料的计量应尽量准确。使出机口拌合物的工作度稳定，波动小，除对堆料和称量装置有较高要求外，一个重要的控制因素是砂石含水量，即使搅拌设备上装有先进的含水量测定及控制设备，操作人员仍应密切注意正在搅拌的混凝土，在其稠度发生波动时，及时加以调整。烧筑时不仅操作困难，而且也无法进行外加剂的后添加。由于髙性能混凝土的水灰比小，通常泌水少或不泌水。因此，须在浇筑后立即进行湿养护，以防止塑性收缩裂缝的产生，由于其胶凝材料用量较大，为防止内外温度过大出现温度裂缝，必须采取保温措施。现场数据采集与分析在对107国道正定县城北段沥青路发展“长寿命低维护路面”，采用高性能路面混凝土，提高混凝土的抗折强度与耐久性是当前路面混凝的发展趋势。高性能路桥路面混凝土的强度高性能路面混凝土的重要特征是具有高抗折强度。使用高性能路面混凝土可以显着提高路面的承载能力，延长使用寿命或减薄路面的厚度以降低工程造价。高性能路桥路面混凝土的耐久性高性能路面混凝土的主要特征是具有足够的耐久性，能够抵抗气候和环境的长期破坏作用，保证在路面的设计面的压实过程中，分别对压实度的增长，横向压实度均匀度，以及铺装层的平整度进行了数据采集，并进行了简单的分析。从沥青路面的压实度增长率、横向压实度的均匀度和平整度等试验数据可以看出，振荡压实技术在沥青路面施工的可行性和优越性。上述分析表明，在同一压实深度上，振荡压路机的压实均匀度和相对密度增长率均高于振动压路机。尤其是振荡压路机对表面结构层采用振荡压实技术，不仅密实度高，还有少量向上鼓油作用，表面封闭性能好，因此，压实沥青混凝土面层，振荡压实效果最佳（但深层的压实效果较振动压实差）。最后，振荡压路机压实过程中轮体不产生垂直冲击，避免表面产生波纹，故被压实材料表面稳定、平整。由于振荡轮始终接触地面，作水平振荡，能更快地达到要求的压实度，并能够保护脆性骨料。碾压过程符合车轮对地面作用的要求，从而增强路面的抗剪切能力，延长道路使用寿命。结论高性能混凝土在高速公路施工中开始采用，克服高性能混凝土特点引起的性能缺陷,确保高速公路工程的100年使用寿命。设计方向结合高速公路特大桥施工中混凝土工程的实际应用，配制出高强度、高耐久性混凝土。研究结果表明选择合理计算方法及配制出比较成熟的施工配合比,使混凝土能达到最密实状态，有助于降低工程制造成本,提高混凝土强度,而且混凝土内部空隙明显减少，能抵抗外来腐蚀介质的侵入,护筋性得到保证,大大提高混凝土耐久性,节约了成本,确保工程质量。

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