高强与高性能混凝土20用于桥面板的高性能混凝土

1、 -导论和总结由撰写桥梁是国家运输网络中的极为重要的环节。由于严酷环境和重复荷载的影响，混凝土桥面板需要不断进行昂贵的修复，这给公共交通带来了很大麻烦。为了尽量提高和延长桥的使用寿命，联邦公路局（FHWA）在1993年开始启动一项全国性的项目，以促进高性能混凝土（HPC）在桥梁上的使用。1996年，在一份达到最新技术发展水平的报告中，Zia将HPC广泛地定义为“任何满足为克服普通混凝土局限性提出的准则的混凝土”。这种品质提高了的混凝土用于结构中时可望能提供更好的耐久性与强度。为了继续在桥梁中应用HPC的工作，美国国家道路与交通公务员协会（AASHTO）下属的道路战略研究项目（SHRP）的专题研

2、究组与FHWA和交通研究委员会通力协作，在1996年成立了一个HPC试验州小组以协调工作，HPC试验州小组的任务是促进实现HPC技术在公路及公路结构中的应用并和其余的州及其客户共享知识、利益和挑战。与这个任务报告书相一致的，HPC试验州小组的4个成员内不拉斯加州（Nebraska）、新罕布什尔州（N.H.）、德克萨斯州（Texas）和弗吉尼亚州（Virginia）将会共同分享他们在HPC桥面板上的经验。这些州拥有的桥梁处于不同的气候条件、交通荷载和流量中。另外，它们分布的地区具有不同的当地可用材料和建造方法。这些因素是采用不同方法建造HPC桥时所必须考虑的。弗吉尼亚的HPC桥面板 -Celik

3、 Ozyildirim暴露在自然环境中的混凝土的耐久性很大程度上取决于它抵抗水及其腐蚀性组分侵蚀的能力。在钢筋混凝土中有4种主要的环境破坏：钢筋锈蚀、碱骨料反应、冻融破坏以及硫酸盐侵蚀。发生钢筋锈蚀是最普遍的。在所有情况下，水或溶液的渗透引起或加速混凝土的破坏，必然导致昂贵的修补。具有低渗透性的引气混凝土被用来抵御有害物质的渗透，当暴露在环境中时又能提供必需的耐久性。低渗透性混凝土在严酷环境下要比普通波特兰水泥混凝土的性能好，因此可以被划归为高性能混凝土（HPC）。渗透性为了测定混凝土的渗透性，弗吉尼亚交通局（VDOT）采用了两个标准试验。一个是AASHTO T259中所述的“混凝土抗氯离子渗

4、透性”浸泡试验。在这个试验中，桥面板被浸泡在氯化钠溶液池中90天，然后测量混凝土不同深度的氯离子含量。但是使要混凝土产生明显区别需要更长的浸泡时间，一年或者还要长。另一个试验是AASHTO T 277或ASTM C1202中所述的“混凝土抵御氯离子渗透的电性能指标”快速渗透性试验。在这个试验中，测出60V直流电压加在一个厚为50mm（2 in）、直径为100mm（4 in）的饱和试件上6小时所通过的电量（以库仑为单位），低电量值说明试件对溶液的侵蚀有较高的抵抗力。这个间接的试验较好提供了一个表示渗透性的指标。两个试验都可以用于区分具有不同抵御有害溶液渗透能力的混凝土。例如使用乳液、火山灰材料（

5、F级粉煤灰或硅粉）或者矿渣的混凝土，它的抗氯离子渗透的能力提高。这些混凝土在28天时通过的电量从很低到高分布，但是都随着时间的延长而减小到一个低的或非常低的水平。用于桥面板的低渗透性混凝土是通过采用低水灰比（或更低）和掺用火山灰材料（粉煤灰或硅粉）或矿渣而实现的。从1992年起，VDOT就在不加入火山灰材料或矿渣时要求碱含量在0.4%（最近改为0.45%）以下，以防止碱硅反应（ASR）的发生。如果掺用火山灰材料或者矿渣，碱含量可放宽到1.0% 。由于弗吉尼亚所用的大量水泥中碱含量在0.45%以上，因此VDOT通常掺用火山灰材料。VDOT正在试验一种低渗透性的新规范来延长交通设施的使用寿命，这个

6、规范包括使用快速测试方法评价渗透性的要求加上关于强度和新拌混凝土性能要求。VDOT的低渗透性规范VDOT建议的低渗透性特别规定要求需要测试28天的试件，这些试件先在室温下养护一周后，再在38（100）温度下养护3周。由于高温作用，28天所测得的电量与在23（73）条件下养护6个月的试件近似相同5。特殊规定要求：所测电量值对于预应力混凝土不得大于1500库仑，对桥面板不得大于2500库仑，对基础不得大于3000库仑。需要进行一批试验来确认规范中的限制已实现。对每一组用于抗压强度试验的圆柱体试件，另外需要两个圆柱体试件来测试渗透性。如果未达到渗透性要求，相应的处罚和弥补措施也在规范中有所规定。新规

7、范同时对保证混凝土质量的建造实践做出了规定。对桥面板和表层，要求至少有7天湿养并且强度达到28天最小设计抗压强度的70% 。要通过喷雾以防止混凝土表面迅速干燥，直到此后用湿麻布和塑料薄膜覆盖为止。除了使用乳液者外，湿养后的试件需要使用养护剂。这里要强调（使用）正确的捣实方法。在桥面板浇筑中，规定要求使用震捣棒和平板震捣器。其中，震捣棒的最小震捣频率为8000转/分钟；平板震捣器的最小震捣频率为3000转/分钟。现场应用图 在建的桥文中提到的平板震捣器如图所示19951997年的施工期，VDOT建造了七座高性能混凝土桥，如表1-1中所示6，其中的五座桥采用了新的低渗透规范。所有的桥全部完工，而且

8、六座已经开放交通。剩下的桥是一个道路拓宽项目的一部分，将在新路完工后通车。其中有两座桥都掺用了矿渣作为火山灰材料，描述如下：在桥中：基础混凝土的水胶比为，掺有40的矿渣；桥面板混凝土的水胶比为，并掺有50的矿渣。配合比在表1-2中给出。除了水胶比（W/C）较低外，该配合比是1992年后所建桥梁的普通混凝土用典型配比。具有代表性、按规定混凝土的最大水胶比，对于基础应为，对于桥面板则为。然而，由于低渗透性的特别规定，对于基础和桥面板混凝土的最大水胶比均为。对桥面板选择较小的水胶比，是为了保证满足通过电量的规定。表11 ：弗吉尼亚州的HPC桥*桥面板渗透性要求最大电量值为2500库仑，对于基础则为3

9、500库仑。特别是要根据规范中的价格调整条款。桥长度（m）跨距（m）梁强度要求（MPa）桥面板强度要求（MPa）是否要求低渗透性？*97.55528是5528否Telegraph Rd.钢28是5528否4828是Second St.4828是Virginia Ave.6941是表12 混凝土配合比桥Teligraph Road桥材料基础(Kg/m3)桥面板(Kg/m3)基础(Kg/m3)桥面板(Kg/m3)波特兰水泥209195174195矿渣139195174195粗骨料1052105210601060细骨料747696716687水胶比基础的含气量要求为（6+_2）%，桥面板则为（）%混

10、凝土的28天平均抗压强度，对于基础为，对于桥面板为。这些值都远远高于规范中最小28天抗压强度值，基础混凝土21MPa和桥面板混凝土28 MPa。后三周在38条件下养护的混凝土的28天平均通过电量：基础部位为1109库仑，而桥面板上为898库仑。水胶比为的基础混凝土可以满足桥面板混凝土的强度和渗透性要求。建设中的桥如图1所示。按照规定要求，使用了震捣棒和平板震捣器。为了养护，混凝土按照规定覆盖了湿麻布和塑料薄膜。在Telegraph Road桥中，混凝土的水胶比，对于基础部分为，对于桥面板上则为，并且两者都掺用了50的矿渣。具体配合比在表2中给出。基础混凝土的28天平均抗压强度为，桥面板上混凝土

11、的28天平均抗压强度为。基础混凝土的平均通过电量值为2147库仑，桥面板混凝土则为983库仑。同样，水胶比为的基础混凝土亦满足桥面板混凝土的要求。结论实验室和现场的研究都表明，在火山灰材料或者矿渣的掺入时，采用或更低水胶比的传统桥面板混凝土满足VDOT的关于电量值的规定。另外，需要进行适当的建筑实践来生产出质量良好的混凝土构件。（混凝土）快速渗透试验方法得到了较为满意的结果，并应用于混凝土验收规范中。高性能混凝土（HPC）在新罕布什尔州一座桥中的应用-和这座高性能混凝土（HPC）桥坐落在新罕布什尔州的布里斯托尔(Bristol)，跨过Newfound桥并连接104国道。该桥是一座20米单跨结构

12、桥，宽度为米，设计有三条机动车车道和一条人行道。上部结构包括一个现浇的桥面板，并与五根预应力AASHTO型梁结合在一起。梁按中心间距米布置。引桥面板在最后阶段完成。桥面板和引桥面板都采用素混凝土作为最终通行路面。和新罕布什尔州交通局（NHDOT）所有桥梁一样，这座桥按照标准AASHTO MS22(HS25)卡车荷载规定设计。梁混凝土的28天强度规定为55MPa，并可放宽至45MPa。直径为13mm的低松弛钢索每隔51mm被放置。桥面板混凝土要求28天强度为41MPa，钢筋要求用环氧树脂包裹。引桥面板也要求用41MPa混凝土，然而为了将来作对比，所用钢筋没有用环氧包裹。图 该高性能混凝土桥于年月

13、完工并随即开放交通按照AASHTO的公用设施得荷载设计方法，钢筋混凝土板设计为230mm厚，以为宽梁提供空间，并使得混凝土保护层（厚度）增加。增加的保护层是用来保护上部钢筋；与 N.H (新罕布什尔州) 65mm相比，厚度为75mm，这是根据没有磨耗层并考虑到表面抗滑构造深度做出的规定。混凝土配合比新罕布什尔州大学（UNH）先提供了一个设计高性能混凝土桥面板的建议。在对3种不同配合比进行现场和实验室评价的基础上，最终确定了一种配合比。对这三种配合比的要求是：设计强度41MPa；28天圆柱体强度为50MPa；56天最大氯离子渗透试验值为1000库仑。代表每种配合比的实验板被安装在位于Roches

14、ter的新罕布什尔州大学的桥面板的测试装置上。这些桥面板在冬季承受6个月的重型卡车交通量（记录重量达到65吨）。在这些条件下，表现出最好性能的配合比被选中用于桥面板。桥面板施工混凝土生产商采用多组试验优化桥面板配合比。一旦配合比被NHDOT批准，在浇筑桥面板混凝土之前，试铺了一块立方米的板，用于模拟实际的施工和养护环境。然后对配比又做了一些小的调整：多加了一些高效减水剂以获得所期望的工作度；同时纠正了一个影响生产商计算配合比中用水量的计算机的干扰因素。HPC桥面板混凝土配合比的标准在表2-1中列出（的AA级桥面板混凝土的标准也同时列出），实际被批准的配合比设计在表2-2中列出。这种HPC的配合

15、比与的标准AA级配合比相比，只是多了要求总胶凝材料中掺有7.5%的硅粉而已。此外，规定28天圆柱体强度要高于50MPa，氯离子渗透性实验值要小于1000库仑。由于与NHDOT的有关用保护膜和沥青层保护混凝土桥面板的标准实践有偏差，所以必须要加入阻锈剂。表21 混凝土规范HPC配比标准配比水泥型型或IP型硅粉W/C（最大）（最大）含气量695828天圆柱体强度，fcr50MPa30MPa氯离子渗透性1000库仑（最大）阻锈剂20升/米3养护工艺湿棉垫养护4天湿麻袋养护3天桥面板按照标准桥面板的施工技术修建。为了更容易浇筑，采用了泵送工艺。为了限制含气量损失和防止混凝土出现自由下落，软管的尾部在泵

16、送过程中一直水平放置。一台自动抹面机用来整平混凝土表面，在整平板后面加了一个抹面板和一个湿麻袋拖曳，这样同时完成整平和表面修饰。每当一块桥面板处理完毕，15分钟内要盖上干棉垫（麻袋中缝入棉花作填充材料），然后洒水使其湿润。养护包括维持湿棉垫覆盖混凝土表面4天。在抹面完成后必须立即把混凝土表面覆盖，以防止混凝土表面的水分损失，否则会使混凝土产生塑性收缩而可能导致开裂。水泥Ciment Quebec-SF（约8硅粉）300Kg细骨料砂540Kg粗骨料67号石子（19mm）823Kg水114升115Kg引气剂Daravair-1000150 mL减水剂WRDA w/hycol600mL*高效减水剂D

17、aracent-100升阻蚀剂DCI-S15升W/C表22 桥面板混凝土配合比 *在现场加入表桥面板混凝土的实验结果实验项目目标结果实验方法塌落度125180mm125180mmAASHTO T119单位重量AASHTO T121含气量6-9%4.0-5.8%AASHTO T152W/C#28d圆柱体抗压强度50MpaAASHTO T22弹性模量，ASTM C 469氯离子渗透性1000库仑609896库仑AASHTO T271冻融耐久性80%9699%AASHTO T161*剥蚀01ASTM C 672*实验结果由新罕布什尔州大学的研究生Cheryl Wilson测得。结果来自新罕布什尔州交

18、通局（NHDOT）的微波炉干燥实验。基于混凝土浇筑时环境的水分蒸发速率的要求必须严格把握。如果蒸发速率超过0.5kg/m2/hr或者环境温度超过29，混凝土就不能浇筑。一旦混凝土的强度足够，在硬化的混凝土抹面上，每隔40mm横向锯割出宽约3mm，深约6mm的凹槽。由于过桥时的车速低，所以没有采用减少噪音的随机分布的凹槽。在桥面板浇筑过程中，为保持规定的含气量和一致的坍落度，遇到了一些困难。为了获得预期的混凝土工作性，在现场使用了比试浇筑时的高效减水剂剂量大。混凝土在运往现场过程中，抗腐蚀剂和其他外加剂的反应也许是导致混凝土含气量和塌落度变化的原因。不管怎样，28天平均圆柱体强度很好的超过了50

19、Mpa的要求，并且对桥面板钻芯取样进行56天快速氯离子渗透性实验，其结果也非常好。即使含气量低于规范要求，对棱柱体试件做冻融耐久性实验达到300次循环后仍然得到了很好的结果。NHDOT的桥面板混凝土实验结果及目标值和实验方法在表2-3中列出。总结作为项目的一部分，新罕布什尔州大学（UNH）对3种配比进行了现场和实验室测试。性能最好的一个配比最终被选为高性能混凝土(HPC)桥面板规范的基础。最终的产品（性能）超出了预计。在几次由研究人员、施工人员和设计人员共同主持的验收中，没有在桥面板顶部表面发现可见裂缝。混凝土28天强度超过了规范要求。但是，需要指出的是混凝土的弹性模量低于预期值。冻融耐久性、

20、氯离子渗透性、抗剥落实验都表现出优异的性能。基于以上结果，混凝土桥面板有极好的抵抗氯离子渗透和抗冻融破坏能力，将会提供长久的使用寿命。德克萨斯州的高性能混凝土桥面板 -Mary Lou Ralls在德克萨斯州，由联邦公路局（FHWA）和德克萨斯州交通局（TXDOT）资助并与位于Austin的德克萨斯州大学（UT）交通研究中心合作的项目中，已经建造了两座高性能混凝土跨线桥。利用从这两个项目所获得的知识，德克萨斯州大学的研究者与德克萨斯州交通局的人员制定了关于桥梁板和基础混凝土的耐久性规范。一些使用普通强度高性能混凝土的桥梁建筑合同已经纳入了新的耐久性规范，更多的正在计划中。随着研究和应用的继续，

21、耐久性规范将不断更新。桥梁细节位于休斯敦西北的249国道上的Louetta公路跨线桥，包括两座相邻的三跨桥。HPC被用于桥梁的面板、预制U型梁和预制的后张基础结构中。跨越North Concho河的67号桥、在San Angelo市的South Orient铁路和87号桥，包含有两座相邻的多跨桥。HPC被用于Eastbound桥8个跨的桥面板、AASHTO型桥梁桁架和基础结构中，以及9跨的Westbound桥15跨的桥面板上。以上两个项目中的上部结构均为单跨设计，桥面板用构造或者控制铰固定在支承上，每块板跨过23个支承。这些桥面板由预制的预应力混凝土桥面板下层和现浇的混凝土面层复合组成。表3-

22、1列出这些桥的尺寸和设计抗压强度。LouettaSan Angelo尺寸NorthboundSouthboundEastboundWestbound跨的长度，m47.9桥面板横向净跨长度，m3板的厚度,mm现浇预制板总的厚度959018529010011902抗压强度，MPa28天CIP桥面板放松的面板28天的面板11111表31 桥梁的尺寸和设计抗压强度1德克萨斯州标准；2德克萨斯州标准中名义上最小值为200mm；3梁间隔最大为；在德克萨斯州，使用标准预制混凝土板的典型梁间距为米。现浇HPC桥面板配比的优化本文主要基于以下原因，将重点论述现浇HPC，同时涉及预制预应力下部桥面板的一些细节。1

23、）现浇混凝土是行车路面；2）它是在现场浇筑而不是在预制工厂的可控制条件下进行；3）它是钢筋混凝土，而面板是预应力（预压）混凝土。从HPC桥梁的成本经济性出发，只要可能，都强调使用当地原材料并采用通常的施工方法。各项目附近的预拌混凝土厂所用当地原材料，被运到位于Austin的德克萨斯州大学建筑材料研究组实验室。表32 现浇混凝土配合比组成LouettaSan AngeloNorthboundSouthboundEastboundWestbound 1-5跨Westbound 6-9跨1粗骨料类型最大粒径用量碎石灰石38mm1101 kg/m3碎石灰石25mm1074 kg/m3碎砾石32mm11

24、27 kg/m3碎砾石32mm1101 kg/m3碎砾石32mm1101 kg/m3细骨料的类型用量天然砂FM737 kg/m3天然砂FM773 kg/m3天然砂FM721 kg/m3天然砂FM735 kg/m3天然砂FM737 kg/m3水136 kg/m3145 kg/m3128 kg/m3153 kg/m3153 kg/m3水泥类型用量型227 kg/m3型281 kg/m3型292 kg/m3型253 kg/m型362kg/m粉煤灰288kg/m328%131 kg/m332%125 kg/m330%109 kg/m330%无0阻蚀剂mL/m31744 853 1085 1008 10

25、08 减水剂mL/m3无47296047 无无引气剂78mL/m3无116 mL/m3116 mL/m3116mL/m31非；2ASTM C级，此外，还要符合德克萨斯州交通局（TXDOT）材料部的特别规定，D-9-8900；3阻锈剂剂量随浇注时候天气条件不同，而做调整。这儿给出的数值，是在热天条件下用量的上限值。该阻锈剂是在冬天里启用的。4高效减水剂。图Lourtta Road 天桥上部结构的部分剖面图在Ramon Carrasquillo的指导下，研究者们最初在ACI指南的基础上开发了一组配比，并进行了大量配比实验以评价不同各种组成材料的交互作用，达到优化混凝土性能的目的。现浇桥面板配合比设

26、计主要关注结构用高性能混凝土所具备的长期耐久性特征：低氯离子渗透性、抗冻融性能、抗剥蚀性能和抗磨耗性能。德克萨斯州大学的研究者们与预拌工厂的相关人员紧密合作，以指导他们使用基于最优实验室配比基础上的现浇配比。他们又进行了现场试验，以研究从实验室到现场混凝土产品的强度损失，并评估了混凝土的凝结时间、可泵性、工作性和易修整性。预拌厂的人员获得了使用粉煤灰部分取代水泥和在更高强的桥面板配比中使用高效减水剂（HRWRA）的经验。表3-2给出了以上项目中所用的现浇桥面板的配合比。与San Angelo市的Westbound桥的桥面板比较表明：在相同水胶比的条件下，由于掺入粉煤灰，水泥的用量减少了。在组成

27、材料的选择中，应该要考虑桥梁所在地点的环境条件。例如，硫酸盐含量较高的土壤或地下水能对掺有氧化钙含量超过10粉煤灰的混凝土产生危害。在这些情况下，需要另外做一些试验研究。表33 现浇桥面板新拌混凝土性能组成LouettaSan AngeloNorthboundSouthboundEastboundWestbound 1-5跨Westbound 69跨1W/C含气量2666坍落度75100mm200240mm180230mm75100mm75100mm单位重2294 kg/m32406 kg/m32395 g/m32327 kg/m32332 kg/m3注：1非HPC；2无引气剂；表33给出了现

28、浇桥面板的新拌混凝土性能。Louetta Southbound桥和San Angelo Eastbound桥的面板的设计抗压强度都很高，所以要求非常低的水胶比。自然高效减水剂的使用就成为必然。尽管如果没有潮湿冻融循环发生，就不需要掺用引气剂以提高抗冻融能力。但是在德克萨斯州境内的现浇桥面板都规定要掺用引气剂。例如， Louetta Northbound桥的面板有5的含气量，是在Huston施工的典型桥面板。而强度更高的Louetta Southbound桥的桥面板，规定不需要掺引气剂，这是由于Huston市并不是显著地暴露在潮湿冻融循环下。（以后）将会对这些桥面板的长期性能作对比。表3-4给出

29、了根据AASHTO T 277的“混凝土抵御氯离子渗透的电性能指标标准试验方法”而进行的现场的56天渗透性测试结果。“Louetta 和San Angelo高性能混凝土桥”项目的德克萨斯州大学（UT）的研究者们，在承包商和TXDOT人员的帮助下，从现场浇筑的桥面板混凝土中取样，并制作了100200mm的圆柱体试件进行渗透性测试。所有现浇高性能混凝土的渗透性试验值都在2000库仑以内，而AASHTO T 277把2000库仑以下定为氯离子渗透性为“低”或“很低”。由于温度升高和用于养护实际Westbound桥的面板试件的水箱水位过低，这就会产生渗透性问题。所以，表34中给出的Westbound桥

30、面板的现场试验结果要比桥面板实际结果值要高。现场试验试件都是在同样条件下浇筑的。表34现场渗透性实验结果龄期56天，（库仑）构件LouettaSan Angelo北界南界东界西界 1-5跨西界 69跨CIP桥面板顶板17309006901380224901,2下部面板1430198032301非HPC；2现场实验配比与Westbound桥的69跨的未掺粉煤灰的非高性能混凝土相比，15跨的混凝土中掺用了30的粉煤灰替代水泥。如表4中所示，15跨的桥面板混凝土现场试验的平均渗透性值要明显低于69跨的相应值。同时，随着抗压强度的增加，混凝土的渗透性下降，这一点可以从Southbound Louett

31、a和Eastbound San Angelo桥的面板的更低的渗透性看出。在San Angelo桥建造工程中，额外一定数量的试件被制作用来评价混凝土的其他耐久性性能特征。所有桥面板配比的抗冻融耐久性性能都很好，按照ASTM C 666 A规定，其耐久性指数在300次循环后大于90。混凝土按照ASTM C 672规定，在经过50次循环后的抗剥蚀的试验结果不稳定，而对于所有桥面板配比，按照ASTM C 944规定，其6分钟磨耗深度平均为12mm。在所后的项目中，要继续进行普通强度HPC桥面板配比的耐久性测试和分析。在以上两个工程中，使用当地可供的原材料后的强度超过了桥面板所要求的设计强度。UT的研究

32、者们建议使用最小15的超安全标准设计强度以解决从实验室到现场的强度损失。这个数字是基于用于Louetta和San Angelo工程的预拌混凝土标准差之上。桥面板施工以上两个工程中，桥面板混凝土都是采用泵送浇筑的。混凝土用一个横向的机械平板振捣、抹平、饰面（只是对于Louetta桥）和拉毛。在间歇的养护剂喷洒之前，混凝土要按照要求进行喷雾养护，以保持混凝土表面湿润。当工人可以在混凝土表面行走时，就盖上湿桥面板。与不掺粉煤灰桥面板的8天湿桥面板养护相比，标准规范对于掺用粉煤灰的桥面板，要求用湿的桥面板养护10天。当水胶比小于约时，一般就必须使用高效减水剂（HRWRA）。伴随着这些外加剂的使用而来的

33、是，在浇筑大面积桥面板混凝土及抹面时，有可能造成坍落度损失过快。另外，使用这些外加剂的拌和物，倾向于泌水减少，这就有可能给抹面带来麻烦，如产生表面结壳。对于Louetta和San Angelo高性能混凝土桥，使用高效减水剂的更高强度桥面板混凝土在浇筑和抹面时，都要比传统的28MPa混凝土困难。而通过比较，Westbound San Angelo桥15跨所使用的28MPa的HPC，在泵送、工作、抹面上要比69跨上用的28MPa传统混凝土更容易，这是由于粉煤灰取代了部分水泥的缘故。此外，因为相对于水泥而言，粉煤灰的成本更低，所以混凝土生产商的成本降低了。耽搁不可避免会发生，比如：卡车运输缓慢、整平

34、板发生故障、起重机出毛病和工作桥的倒塌。除此之外，还会有发生一些自然事件，如：大风、高温和低湿度。这些情况使得很难做到不间断地进行桥面板施工而不产生收缩裂缝。足够的喷雾和养护作为好的施工经验，对于减少可能产生的塑性收缩裂缝非常关键。在Louetta 和San Angelo桥面板上，（研究者）观察到了一些收缩裂缝，都是在传统桥面板混凝土上见到的典型裂缝。研究者将对收缩数据继续进行分析，而更多的关于收缩的研究正在计划中。清楚的书面规范和合作者们的良好交流，将促进获得必须的（HPC的）现场的性能特征。Louetta 和San Angelo高性能混凝土工程的成功来自于（德克萨斯州大学）研究者们、工厂、

35、联邦公路局（FHWA）和德克萨斯州交通局（TXDOT）人员的出色合作。现行的高性能混凝土（HPC）桥面板标准在德克萨斯州，关于HPC桥面板的着重点在于提高以下两种桥面板的耐久性：采用传统的28MPa设计强度的现浇的混凝土面层和设计强度34 MPa的预制混凝土下层桥面板。基于以上两个HPC桥项目的结果，（研究者们）对耐久性规范进行了完善。在德克萨斯州，当前关于HPC桥面板的耐久性规范规定：按照AASHTO T 277，HPC桥面板的28天氯离子渗透性值最大为2000库仑，现场含气量为58。这里渗透性要求为28天值，这是为了与28天的混凝土强度要求项一致。这条规范已经应用在迄今为止的几个桥梁项目中

36、，并计划在另一些项目中实施。由于在实现28天早期渗透性值不能超过2000库仑上存在的困难，产生了对于渗透性圆柱体一种快速养护的评价方法，并同年在弗吉尼亚州现场渗透性测试中使用。研究和应用仍在继续，随着另外的结果的获得，规范将被更新。重点放在评价HPC桥面板初始和长期性能、降低混凝土开裂的可能性和良好预测混凝土长期性能的最佳测试方法上。采用充分喷雾和养护的施工经验，对于提高现场混凝土耐久性非常关键。内布拉斯加州（Nebraska）的高性能混凝土桥面板 -在内布拉斯加州的高性能混凝土项目的设计和建造，是Sarpy县、内布拉斯加州大学基础结构研究中心（CIR）、联邦公路局（FHWA）和内布拉斯加州道

37、路局（NDOR）的一项合作成果。这个项目的成功是以这个起先就形成的合作为核心的。来自企业、学术界、地方、州和联邦政府的人员共同组成了我们的顾问小组。在决定项目策略时，他们的建议是非常宝贵的。据此我们才能够提出一项现实的、可完成的和成本经济的计划。策略图位于Sarpy县的120号大街和Giles公路桥为了确定符合项目范围的设计参数，项目组以联邦公路局（FHWA）的高性能混凝土的定义为指导。与美国其他许多州一样，内布拉斯加州（Nebraska）也使用除冰盐，并且处在冻融循环频繁地区；因此，核心是要研究确定一种耐久的桥面板混凝土。高性能混凝土（HPC）定义具有四个耐久性特征：抗冻融性、氯离子渗透性、

38、抗剥蚀性和抗磨耗性。抗剥蚀性和抗磨耗性，我们仅作讨论而不加入我们的策略中；以往的数据表明了目前混凝土这两方面的性能水平还是可以接受的。剩下的两个耐久性特性抗冻融性和氯离子渗透性是我们策略讨论的中心。根据AASHTO/ASTM方法的冻/融性能测试的观点成为了障碍。依照高性能混凝土（HPC）的定义，冻/融性能测试要进行300次循环。这样，完成这个试验大概就需要3个月的时间。项目组成员代表混凝土供应商和承包商，成功地证明了这种试验方法是很麻烦的（关于合同时间），并将会增加投标费用。他们建议使用引气剂来获得预期的抗冻/融性能。研究成果支持我们的这样一个决定，那就是在适用冻/融规范的场所，使用5的引气剂

39、。顾问小组根据文献研究和将由内布拉斯加州大学完成的试验，决定有关氯离子渗透性的合同规范。来自顾问小组的一份文献研究和专家观点表明：提高混凝土中水泥用量将有助于降低混凝土渗透性。基于这个认识，顾问小组确定混凝土配比的强度为55MPa。而在内布拉斯加州，用于桥面板的混凝土强度一般为28 MPa。研究阶段中关于55MPa混凝土的试验，表明混凝土渗透性小于1800库仑是可以实现的。这个配比最终就被确定了。研究内布拉斯加州的HPC项目，包括由内布拉斯加州大学基础结构研究中心（CIR）承担的研究。CIR的研究涉及混凝土配比设计的验证试验、桥梁的仪器装备和长期监控技术、专题讨论会和视象辅助资料及研究会的材料

40、的准备和发送。研究工作被分为两个阶段，涉及到9项工作。第一阶段，集中研究符合全部项目策略的混凝土配比设计。131种配比被用来评价混凝土徐变、收缩、弹性模量、断裂模量和渗透性。一些有前途的配比，被用来作了大批量试验以研究质量控制、养护工艺和培训HPC的供应商。一系列满足策略目标的混凝土配比被提供给承包商。第二阶段，涉及在混凝土浇筑和养护过程中用于桥面板的仪器装备和监控技术。这些仪器设备被用来监控桥面板混凝土中的自由收缩应变和限制收缩应变，及水化热。规范项目的特别规定要求桥面板混凝土：56天抗压强度达到55MPa、56天氯离子渗透性值在1800库仑以下（依照AASHTO T 277）、引气量在5到

41、之间。又一次，承包商成功地表明了56天强度和渗透性要求，与合同时间相比还是很麻烦，将会增加投标费用。所以，项目的特别规定提供给承包商提交28天试验结果的选择。如果28天抗压强度达到56天抗压强度规定的95并且氯离子渗透性值小于1900库仑，那么混凝土可以验收。要求承包商在混凝土浇筑前30天提交配合比设计，需要有以下试验数据：尺寸至少为100200mm圆柱体试件的56天抗压强度；氯离子渗透性；抗折强度；骨料16天和30天的碱活性测试；弹性模量；劈裂抗拉强度；收缩和抗磨耗性。以上这些试验主要是提供混凝土的特征信息。无论如何，氯离子渗透性试验结果被用于通过验收与否的基础。为了与合作主导思想保持一致，

42、承包商与来自外加剂厂商、混凝土生产商、内布拉斯加州大学、业主的混凝土原料部门的代表们一起参加了混凝土浇筑前的会议。会议集中在混凝土配比、搅拌程序、搅拌批量大小、工作时间表、适用的规范、对抹面工的培训、测试要求、试验批量、验收标准、突发性事故处理并由内布拉斯加州大学布置检测仪器。配合比和搅拌特别规定仅仅对内布拉斯加州的原材料测试和加工及混凝土搅拌的要求稍有改动。基于硅粉混凝土的使用经验之上，特别规定提出了一个搅拌程序的建议。假定承包商将会使用硅粉，顺序如下所示：1 加入75的拌和水，引气剂和减水剂。2 加入所有的硅粉，搅拌50转。3 加入骨料和水泥。4 加入剩余拌和水，并搅拌20转。5 如果有必

43、要的话，高效减水剂可以在第2步加入或在工程现场地点加入。如果供应商同意，引气剂可以在工程现场地点加入。通过加入F型高效减水剂控制混凝土最大允许坍落度在200mm以内。实际坍落度的偏差要求保持在25mm以内。混凝土搅拌后及运往工地的罐车里不允许再加水。浇筑和抹面承包商被要求进行一次3m3混凝土的试浇筑，演示正确的搅拌、浇筑、抹面和养护。这个试浇筑的目的是模拟真实的工作条件，包括：工厂条件、运输设备、运输时间、外加剂、成型、浇筑设备和人员。对试浇筑和生产浇筑的限制如下：1 浇筑过程中，不允许直接向桥面板表面洒水。2 以合同提供的蒸发图所确定的最大蒸发速率为水/米2/小时，如果蒸发率超过该值，就不能

44、进行混凝土浇筑。风速、空气温度和湿度由承包商测量，由业主校验。3 初浇筑桥面板时，如果荫凉处的气温超过27，就不允许承包商浇筑任何混凝土。图浇注现场养护特别规定要求桥面板要水养达到8个“养护日”。一个“养护日”被定义为当荫处气温在27以上至少19个小时，或在冷天中混凝土表面温度24小时保持在以上的日历中的一天。在混凝土初凝期间，要保持其表面处于高湿度状态。这是通过能把水雾化的喷嘴来完成的。剩下的时间里，用湿的粗麻布席子覆盖混凝土表面。验收混凝土抗压强度的验收是根据由业主取样的圆柱体试件而作出的。每立方米混凝土中取8个150300mm和8个100200mm 圆柱体试件。在3天、7天、28天和56天各做两个试件的实验。倘若没有一个试件的强度低于要求强度值的5，那么56天强度验收值就取所有100200mm圆柱体试件强度的平均值。正如早先提到的，对氯离子渗透性（ASTM T 277）的验收是基于在浇筑混凝土前30天所提交的混凝土配比设计试验的结果之上的。配合比设计实际工程所用设计强度为55MPa的混凝土配合比每立方米材料用量如下：水泥，IP型、447 kg；粉煤灰（C级）45 kg；水 153 kg；砂/砾石 836 kg；13mm石灰石