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摘要：随着水泥品种的改善以及化学外加剂的使用，工程中普遍应用的混凝土强度在国际范围内得到稳步的增长。本文简要介绍了高强混凝土的概念同时对高强高性能混凝土的—般设计原则及在公路工程中施工方法也作了探讨。
关键词： 高强混凝土 桥梁 施工 应用
中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：
在大跨度的结构物及高层建筑中，桥梁工程、海洋工程、混凝土制品中，采用高强混凝土可以获得显著的技术经济效果。例如，以抗压强度为60—80MPa的混凝土取代强度为30-40MPa凝土生产构件，可以大大减少混凝土及钢筋用量。承载能力为850KN的18m跨的格构式桁架，如用35MPa的混凝要311t的混凝土，而用C60的混凝土制作只需180t，土40％。再如高层框架的钢筋混凝土柱。底层配筋率达6％，如以C60混凝土代替C30的混凝土，可以使用钢量减少240t等。
1 高强混凝土及性能
1.1 高强混凝土的概念
长期以来，我国现场浇筑混凝土强度等级大量低于C30，预制混凝土构件普遍低于C40；同时混凝土结构设计规范中的计算公式大部分是根据较低强度混凝土构件的试验数据得出，对于强度较高的C50或更高等级的混凝土明显不适用：另外从混凝土的制作技术来看，C50及更高等级的混凝土在施工时需要严格的质量管理制度和较高的施工水平。考虑到我国目前的施工水平承质量管理制度现状，以C50作为划分高强混凝土的指标，强度等级达到或超过C50的混凝土为高强混凝土。
1.2高强混凝土的优势
高强混凝土以其高强、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 ，高强混凝土当是今后桥梁建设上主要使用的材料之一。高强混凝土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。
2高性能混凝土在国内外的发展概况
日本早在60年代就可以比较容易地制成C60~80的高强度混凝土，并建成了数十座高强度混凝土路桥。但当时的高强度混凝土因粘性大、坍落度下降快等给施工造成很大不便。80年代后期，日本在研制开发高性能混凝土时，尤其重视混凝土的施工性能，特别是高流动性，要求浇注混凝土后不振或微振，但日本高性能混凝土的应用也只局限在道路、桥梁及水工建筑范围。高性能混凝土拌合物中一般掺有大量的活性混合材料，如磨细的高炉矿碴、粉煤灰、石灰粉(如明石海峡大桥)等，以降低水化热，满足大体积混凝土施工要求。28d抗压强度一般约在40～50 MPa左右。
法国自1986年起由政府部门组织国内23个包括政府研究机构、大学、公司、承包商进行一项名叫“混凝土的新途径”研究项目，进行高性能混凝土研究并建造示范工程。1989年法国建造了伊沃纳桥，由于采用相当于我国原来C70级的高性能混凝土的C40级混凝土，并采用体外预应力索的结式，使混凝土用量减少30％，自重降低24％。
德国在高性能混凝土方面也做了很多工作，自1990年以来，在许多工程中采用了85 MPa高强混土，并在高速铁路桥中采用了B80级混凝土。德国混土协会、德国研究共同体、钢筋混凝土协会以及德国政府研究与技术部目前都对高性能混凝土有资助研究项目。1995年德国提出了高强混凝土结构指南，包括B65一B95级(相当于我国C65一C95)高强混凝国混凝土结构规范DlNl045的补充。
我国自70年代起开始发展高强与高流动混凝土。1980年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力混凝土箱中采用了高坍落度的高强度混凝土(实际强度超过C60级)，这也是我国第一个采用泵送混凝土的工程。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强混凝土，如上海杨浦大桥、武汉长江二桥等均采用C50掺粉煤灰泵送混凝土，汕头海湾大桥主梁采用C60混凝土，万县长江大桥采用C60泵送混凝土。目前上海、北京已能供应C80商品预拌混凝土，实际上我国部分地区的混凝土企业目前已经具备了供应超高强商品混凝土的能力。但是，我国传统的高强混凝土仅注重于强度，而随着抗压强度的提高，混凝土的脆性增大，应力应变曲线发生变化。随着强度增高，水泥用量随之加大，收缩徐变值也相应增大，使高强混凝土在桥梁结构中的应用产生一定的难度和限制，故应加紧研制和大力推广使用高性能混凝土。
3高强混凝土的设计与施工原则
3.1高强混凝土配合比设计的一般原则
1)高强混凝土的用水量低，水灰比一般小于0.135；对80MPa的混凝土，水灰比小于0.130：对100MPa的混凝土，水灰比小于0.126；更高强度时水灰比取0.122左右。
2)水泥用量一般为400~450kg/m3，对80MPa的混凝土可为500kg/m3,更高强度时也不能超过550kg/m3应该通过料来控制和降低水泥用。高强混凝土必须采用优质水泥。
3)集料应挑选强度高、吸水率低的碎石，最大粒径不超过15—20mm，如混凝土强度等级不是很高可以放宽到25mm，尽量排除片状和针状石子。
4)砂率可为0.13甚至更低。但过低砂率会影响工作度，所以一般可取0.13~0.135，尤其是泵送时不宜取较低砂率。
5)当水灰比很低时，为改善工作度弹性弯曲变形，预弯集中力释放后利用钢梁的弹性恢复变形使下缘混凝土产生预压应力。
3.2具体的施工控制方法
1）对原材料的选择
配置C60级高强混凝土，不需要用特殊的材料，但必须对本地区能得到的所有原材科进行优选，它们除了要有比较好的性能指标外，必须质量稳定，即在施工期内主要性能不能有太大的变化。
2）高强混凝土的试配
在进行试配之前应用于混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛，以免配置水泥砂浆粘附筒壁，试配量不应小于搅拌机额定量的1/4;若试配处的混凝土不能满足要求应在保证水灰比比例的条件下，相应的调整水泥用量及外加剂的添加量或砂率；试配过程中要定时检测坍落度等参数。
3）高强混凝土的拌合
混凝土拌合一般采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌与投料顺序为：碎石——水泥——砂——水，搅拌2min后加入减水剂搅拌1.5-2min——出料。其中减水剂应随搅拌用水一起加入，以保证其连续性和溶解的充分性。在攪拌工程中要严格按照配合比控制混凝土坍落度，并定期测定砂石含水率，便于及时调整配合比，使混凝土能够达到最佳工作性能。
4）高强混凝土的浇筑
拌合好的混凝土送到浇筑点后要及时进行浇筑，在浇筑过程中应采用分层浇筑方法，并控制每层厚度≤500mm，浇筑过程要采用高、中、低3种频率的振捣器组合振捣，并应控制振捣时间及强度以使混凝土表面不再泛气泡为准，以保证达到减少混凝土收缩，提高密实度、强度的目的。
5）高强混凝土的养护
由于高强混凝土的水灰比、水胶比低，且有高效的密实度和低透水性的特性．因此，养护对高强混凝土能得到允分水化是至关重要的。
高强混凝土通常不会出现较多的泌水现象，浇灌后如果不采取措施防止混凝土表面温度降低，则可能使暴露在大气中的混凝土表面上产生塑性收缩裂缝。因此高强混凝土在表面抹光
后立即保护。养护的方法以采用水养护最为适合。至于工程的垂直部位选用水温养护有困难时，则可用其它养护方法。如：用喷雾养护、缓蒸发剂养护、覆聚乙烯薄膜。
高强混凝土在公路桥梁应用中可以减少梁板自重，增大梁板跨径等优点，因此在公路桥梁中应用越来越广泛，在高强砼施工中只有严格控制材料的质量。严格遵守配合拌制、浇筑振捣、养护等施工工艺，才能配置施工处高强度高标号的混凝土，以增强其应用前景。
参考文献：
【1】王圣培等译．混凝土手册[M]北京：水利电力出版社，2003
【2】混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204—2002
【3】丁福刚：对高强混凝土公路工程中的应用探讨，科技风，2010（1）
关键词： 高强混凝土 桥梁 施工 应用
中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：
在大跨度的结构物及高层建筑中，桥梁工程、海洋工程、混凝土制品中，采用高强混凝土可以获得显著的技术经济效果。例如，以抗压强度为60—80MPa的混凝土取代强度为30-40MPa凝土生产构件，可以大大减少混凝土及钢筋用量。承载能力为850KN的18m跨的格构式桁架，如用35MPa的混凝要311t的混凝土，而用C60的混凝土制作只需180t，土40％。再如高层框架的钢筋混凝土柱。底层配筋率达6％，如以C60混凝土代替C30的混凝土，可以使用钢量减少240t等。
1 高强混凝土及性能
1.1 高强混凝土的概念
长期以来，我国现场浇筑混凝土强度等级大量低于C30，预制混凝土构件普遍低于C40；同时混凝土结构设计规范中的计算公式大部分是根据较低强度混凝土构件的试验数据得出，对于强度较高的C50或更高等级的混凝土明显不适用：另外从混凝土的制作技术来看，C50及更高等级的混凝土在施工时需要严格的质量管理制度和较高的施工水平。考虑到我国目前的施工水平承质量管理制度现状，以C50作为划分高强混凝土的指标，强度等级达到或超过C50的混凝土为高强混凝土。
1.2高强混凝土的优势
高强混凝土以其高强、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 ，高强混凝土当是今后桥梁建设上主要使用的材料之一。高强混凝土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。
2高性能混凝土在国内外的发展概况
日本早在60年代就可以比较容易地制成C60~80的高强度混凝土，并建成了数十座高强度混凝土路桥。但当时的高强度混凝土因粘性大、坍落度下降快等给施工造成很大不便。80年代后期，日本在研制开发高性能混凝土时，尤其重视混凝土的施工性能，特别是高流动性，要求浇注混凝土后不振或微振，但日本高性能混凝土的应用也只局限在道路、桥梁及水工建筑范围。高性能混凝土拌合物中一般掺有大量的活性混合材料，如磨细的高炉矿碴、粉煤灰、石灰粉(如明石海峡大桥)等，以降低水化热，满足大体积混凝土施工要求。28d抗压强度一般约在40～50 MPa左右。
法国自1986年起由政府部门组织国内23个包括政府研究机构、大学、公司、承包商进行一项名叫“混凝土的新途径”研究项目，进行高性能混凝土研究并建造示范工程。1989年法国建造了伊沃纳桥，由于采用相当于我国原来C70级的高性能混凝土的C40级混凝土，并采用体外预应力索的结式，使混凝土用量减少30％，自重降低24％。
德国在高性能混凝土方面也做了很多工作，自1990年以来，在许多工程中采用了85 MPa高强混土，并在高速铁路桥中采用了B80级混凝土。德国混土协会、德国研究共同体、钢筋混凝土协会以及德国政府研究与技术部目前都对高性能混凝土有资助研究项目。1995年德国提出了高强混凝土结构指南，包括B65一B95级(相当于我国C65一C95)高强混凝国混凝土结构规范DlNl045的补充。
我国自70年代起开始发展高强与高流动混凝土。1980年建成的红水河铁路斜拉桥的预应力混凝土箱中采用了高坍落度的高强度混凝土(实际强度超过C60级)，这也是我国第一个采用泵送混凝土的工程。近年来建成的一些著名桥梁多采用高强混凝土，如上海杨浦大桥、武汉长江二桥等均采用C50掺粉煤灰泵送混凝土，汕头海湾大桥主梁采用C60混凝土，万县长江大桥采用C60泵送混凝土。目前上海、北京已能供应C80商品预拌混凝土，实际上我国部分地区的混凝土企业目前已经具备了供应超高强商品混凝土的能力。但是，我国传统的高强混凝土仅注重于强度，而随着抗压强度的提高，混凝土的脆性增大，应力应变曲线发生变化。随着强度增高，水泥用量随之加大，收缩徐变值也相应增大，使高强混凝土在桥梁结构中的应用产生一定的难度和限制，故应加紧研制和大力推广使用高性能混凝土。
3高强混凝土的设计与施工原则
3.1高强混凝土配合比设计的一般原则
1)高强混凝土的用水量低，水灰比一般小于0.135；对80MPa的混凝土，水灰比小于0.130：对100MPa的混凝土，水灰比小于0.126；更高强度时水灰比取0.122左右。
2)水泥用量一般为400~450kg/m3，对80MPa的混凝土可为500kg/m3,更高强度时也不能超过550kg/m3应该通过料来控制和降低水泥用。高强混凝土必须采用优质水泥。
3)集料应挑选强度高、吸水率低的碎石，最大粒径不超过15—20mm，如混凝土强度等级不是很高可以放宽到25mm，尽量排除片状和针状石子。
4)砂率可为0.13甚至更低。但过低砂率会影响工作度，所以一般可取0.13~0.135，尤其是泵送时不宜取较低砂率。
5)当水灰比很低时，为改善工作度弹性弯曲变形，预弯集中力释放后利用钢梁的弹性恢复变形使下缘混凝土产生预压应力。
3.2具体的施工控制方法
1）对原材料的选择
配置C60级高强混凝土，不需要用特殊的材料，但必须对本地区能得到的所有原材科进行优选，它们除了要有比较好的性能指标外，必须质量稳定，即在施工期内主要性能不能有太大的变化。
2）高强混凝土的试配
在进行试配之前应用于混凝土配合比相同的水灰比及灰砂比进行涮膛，以免配置水泥砂浆粘附筒壁，试配量不应小于搅拌机额定量的1/4;若试配处的混凝土不能满足要求应在保证水灰比比例的条件下，相应的调整水泥用量及外加剂的添加量或砂率；试配过程中要定时检测坍落度等参数。
3）高强混凝土的拌合
混凝土拌合一般采用强制式搅拌机进行搅拌，搅拌与投料顺序为：碎石——水泥——砂——水，搅拌2min后加入减水剂搅拌1.5-2min——出料。其中减水剂应随搅拌用水一起加入，以保证其连续性和溶解的充分性。在攪拌工程中要严格按照配合比控制混凝土坍落度，并定期测定砂石含水率，便于及时调整配合比，使混凝土能够达到最佳工作性能。
4）高强混凝土的浇筑
拌合好的混凝土送到浇筑点后要及时进行浇筑，在浇筑过程中应采用分层浇筑方法，并控制每层厚度≤500mm，浇筑过程要采用高、中、低3种频率的振捣器组合振捣，并应控制振捣时间及强度以使混凝土表面不再泛气泡为准，以保证达到减少混凝土收缩，提高密实度、强度的目的。
5）高强混凝土的养护
由于高强混凝土的水灰比、水胶比低，且有高效的密实度和低透水性的特性．因此，养护对高强混凝土能得到允分水化是至关重要的。
高强混凝土通常不会出现较多的泌水现象，浇灌后如果不采取措施防止混凝土表面温度降低，则可能使暴露在大气中的混凝土表面上产生塑性收缩裂缝。因此高强混凝土在表面抹光
后立即保护。养护的方法以采用水养护最为适合。至于工程的垂直部位选用水温养护有困难时，则可用其它养护方法。如：用喷雾养护、缓蒸发剂养护、覆聚乙烯薄膜。
高强混凝土在公路桥梁应用中可以减少梁板自重，增大梁板跨径等优点，因此在公路桥梁中应用越来越广泛，在高强砼施工中只有严格控制材料的质量。严格遵守配合拌制、浇筑振捣、养护等施工工艺，才能配置施工处高强度高标号的混凝土，以增强其应用前景。
参考文献：
【1】王圣培等译．混凝土手册[M]北京：水利电力出版社，2003
【2】混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204—2002
【3】丁福刚：对高强混凝土公路工程中的应用探讨，科技风，2010（1）