本项目是陕西省交通运输厅2012年交通科研项目，项目编号是12-22K。

本课题依托铜川至黄陵高速公路建设，在病害调查、现场监测、室内试验与理论分析的基础上，对桥梁工程用混凝土关键材料进行性能优化设计，采用理论分析、精细化数值分析和现场试验与应用等技术手段，提出制备混凝土用水泥、外加剂、粉煤灰与矿粉等关键原材料的关键控制参数；建立复掺矿物掺合料高性能混凝土的配合比设计与优化方法；制备出28d干缩≤200×10-6，抗渗等级≥P12，氯离子扩散系数≤3.5×10-12m2/s的高性能混凝土；提出针对铜黄高速公路桥梁高性能混凝土设计与施工的指导意见，用于指导工程建设。

本项目编制了《陕西省桥梁混凝土工程质量控制与施工技术指导意见》，研究成果已直接用于指导铜黄高速公路建设，同时也对我国西北部干燥严寒地区混凝土基础建设工程起指导作用。

经过项目组研究，已完成了合同书提出的各项指标，主要包括：

1）建立C35~C70复掺矿物掺合料高性能混凝土的配合比设计与优化方法，制备出高性能混凝土28d干缩≤200×10-6，抗渗等级≥P12，氯离子扩散系数≤3.5×10-12m2/s，基于混凝土的氯离子扩散系数、一定初始和边界条件，根据Fick第二定律计算，设计制备的高性能混凝土比普通混凝土使用寿命提高50%以上；

2）基于原材料技术参数分析及其对水泥混凝土工作性能和力学性能分析，建立制备混凝土用水泥、外加剂、粉煤灰与矿粉等关键原材料的关键控制参数；

3）结合铜黄高速公路沿线环境及工程设计要求，提出针对铜黄高速公路桥梁高性能混凝土设计与施工的指导意见，并用于指导工程建设；在此基础上编制《陕西省桥梁混凝土工程质量控制与施工技术指导意见》；

4）在国内外核心期刊上公开发表论文4篇，培养本科毕业生15名，硕士研究生3名，桥梁技术人员8名。

本项目主要成果如下：

1）对原材料包括水泥、集料、外加剂和矿物掺合料等混凝土组成成分的技术性能进行了测试，并基于铜黄高速公路沿线的环境特征，以及国内高性能混凝土的研究成果与前期试验结果，提出铜黄高速公路桥梁混凝土原材料选用导则。

2）基于目前的混凝土配合比设计方法和高性能化技术途径，优选出适于高性能混凝土设计的配合比设计方法，并对其适应性进行分析，结果显示：密实骨架堆积法由于引入粉煤灰填充骨料间隙以提高其密实性，增大了粉煤灰的用量，不适于具有高早强要求和强度等级C55以上的高性能混凝土设计；全计算法适于强度等级C50以上的混凝土配合比设计；并且基于密实骨架堆积法和全计算法，采用铜黄高速公路实体工程原材料，设计优选出C35~C70高性能混凝土配合比。

3）研究了复掺矿物掺合料C50预应力混凝土的力学性能及其早强技术。

4）研究了矿物掺合料对高性能混凝土耐久性包括抗氯离子渗透性、干缩性、徐变、抗裂性能、抗渗性、抗冻性和抗硫酸侵蚀性能的影响。

5）研究了基于掺入矿物掺合料制备高性能混凝土的施工技术与质量控制技术，提出了混凝土拌制、运输、浇筑、泵送、表面处理和养护等施工环节的相应技术要求；对施工质量控制技术进行了研究，提出了原材料包括水泥、骨料、外加剂和外掺料的控制参数，以及混凝土质量检验与判定方法。

陕西省大力推广高性能混凝土在桥梁结构中的应用，目前已在铜黄高速公路中桥南沟大桥、沮河特大桥、虎沟刚构大桥和南沟刚构大桥等桥梁中大部分都采用高性能混凝土，使用效果良好。目前我国交通建设正处于一个高速发展时期，随着国家西部交通建设力度的进一步加大，将会有更多的桥梁结构物需要建设，特别是在未来的20年内，我国西部将建设两万公里的桥梁工程。如果本项研究成果得以推广应用，不仅可以大量节省人力、物力和前期研究投入，并且还由于大量利用了固体废弃物（矿粉、粉煤灰等），节省了水泥，每立方混凝土可节省20元左右，每100万方混凝土可节省约成本2000万元，不仅具有显著的经济效益，对于建设低碳社会也具有重要意义。本项目结合陕西省当地原材料技术性质研究了干燥、大温差环境条件下有早期张拉要求的复掺矿物掺合料高性能混凝土的制备技术。

陕西省地处我国西部，技术与观念落后于中东部地区，桥梁混凝土结构物采用高水泥用量、低水灰比的高强混凝土，强调强度及发展，导致桥梁混凝土结构易出现开裂、耐久性差等问题以及复掺矿物掺合料预应力高强混凝土的强度发展与早期张拉时间匹配控制问题。本研究通过室内试验与实体工程相结合，研究适于不同工程C35~C70复掺矿物掺合料高性能混凝土设计与指标，及其过程与质量控制，对于指导陕西及西北地区桥梁设计与施工，确保工程建设质量，降低工程投资，具有非常重要的现实意义。