超高性能混凝土UHPC詳解 超高性能混凝土的發(fā)展課件

新材料、新裝備、新工藝研究及工程應(yīng)用超高性能混凝土UHPC詳解2022/11/12新材料、新裝備、新工藝研究及工程應(yīng)用超高性能混凝土UHPC1CONTENTS目錄1UHPC材料及工程應(yīng)用簡介2UHPC材料研發(fā)3UHPC材料在預(yù)制構(gòu)件上的應(yīng)用研究4鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備開發(fā)5UHPC工程施工案例6結(jié)論及結(jié)束語2022/11/12CONTENTS目錄1UHPC材料及工程應(yīng)用簡介2UHPC材201ONEUHPC材料及工程應(yīng)用簡介2022/11/1201ONEUHPC材料及工程應(yīng)用簡介2022/11/1231、超高性能混凝土(UHPC)簡介性質(zhì)：超高性能混凝土（UitrahighPerforanceConcrte）結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用是一門研究型選修課。地位：是一門提高本科生專業(yè)素養(yǎng)，擴(kuò)展國際視野，培養(yǎng)科研能力的拓展課程，也是給準(zhǔn)備考研的同學(xué)提供超前學(xué)習(xí)機(jī)會的課程?；A(chǔ)學(xué)科：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及混凝土結(jié)構(gòu)、房屋建筑學(xué)、土木工程材料、材料力學(xué)、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介性質(zhì)：超高性能混凝土（Ui41、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：由膠凝材料（水泥、細(xì)骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶劑（水）以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。優(yōu)點：相對于其他材料，混凝土生產(chǎn)能耗低、原料來源廣、工藝簡便、成本低廉且具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：2022/11/151、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：由膠凝材料（水泥、細(xì)骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶劑（水）以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。優(yōu)點：相對于其他材料，混凝土生產(chǎn)能耗低、原料來源廣、工藝簡便、成本低廉且具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：2022/11/161、超高性能混凝土(UHPC)簡介缺點自重大、脆性大和強(qiáng)度（尤其是抗拉強(qiáng)度）低，使用范圍狹窄；對于低強(qiáng)度的混凝土，在滿足相同功能時用量較大，不符合國家節(jié)約、降耗要求。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介缺點2022/11/1271、超高性能混凝土(UHPC)簡介毫米級骨料微米級水泥等亞微米級硅灰1993年法國Bouygues公司Richard等人率先研制出的一種超高性能水泥基復(fù)合材料——

活性粉末混凝土（

ReactivePowder

Concrete，簡稱RPC），并注冊為專利產(chǎn)品歐洲改稱為Ultra-HighPerformance

Concrete，簡稱UHPC超高的力學(xué)性能超高的耐久性2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介毫米級骨料1993年法國B82、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展2）20世紀(jì)70年代末，由于減水劑和高活性摻合料的開發(fā)和應(yīng)用，強(qiáng)度超過60Mpa。33）纖維增強(qiáng)混凝土（FRC）：加入鋼纖維（常用）44)對混凝土的耐腐蝕性、耐久性和抵抗各種惡劣環(huán)境的能力提出高性能混凝土(HPC）6）Bachel采用細(xì)料致密法，發(fā)揮硅灰和高效減水劑的作用，達(dá)到減小孔隙率，制備的150~200Mpa混凝土得到運(yùn)用。655）Brumaue報道了抗壓強(qiáng)度達(dá)到240MPa的低孔隙率的水泥基材料。1）20年代、50年代和70年代,混凝土的平均抗壓強(qiáng)度可分別20、30、40Mpa。122022/11/122、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展2）20世紀(jì)70年代末，由92、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展8）20世紀(jì)90年，法國Bouygues在DSP、MDF及鋼纖維混凝土研究基礎(chǔ)上，研發(fā)出RPC。99）1994年Larrard等首次提出超高性能混凝土（UHPC）的概念。1010)以ＲＰＣ制備原理為基礎(chǔ)的ＵＨＰＣ材料的研究與應(yīng)用，是當(dāng)今水泥基材料發(fā)展的主要方向之一。7)Birchal等開發(fā)出無宏觀缺陷(MDF)水泥基材料,抗壓強(qiáng)度達(dá)到200Mpa。782022/11/122、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展8）20世紀(jì)90年，法國B103、UHPC的工程應(yīng)用當(dāng)今水泥基材料發(fā)展的主要方向近三十年來最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料實現(xiàn)工程材料性能的大跨越巴黎

鮑茵球場3500塊UHPC面板，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)輕量化2022/11/123、UHPC的工程應(yīng)用當(dāng)今水泥基材料發(fā)展的主要方向巴黎鮑茵114、UHPC的技術(shù)優(yōu)勢抗壓、抗拉強(qiáng)度高結(jié)構(gòu)致密、耐久性好超高韌性工作性好結(jié)構(gòu)輕型化、薄壁化全壽命周期成本低提高結(jié)構(gòu)的抗震、抗疲勞性能養(yǎng)護(hù)與維修簡便2022/11/124、UHPC的技術(shù)優(yōu)勢抗壓、抗拉強(qiáng)度高結(jié)構(gòu)致密、耐久性好125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼橋面鋪裝極易損壞四大病害壽命僅5~10年正交異性橋面板疲勞裂紋通常5年就開裂2022/11/125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼橋面鋪裝極易損壞2022/1135、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼-UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)有效提高橋面剛度大幅降低鋼橋面應(yīng)力延長抗疲勞壽命有望徹底解決鋼橋面鋪裝易損難題2022/11/125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼-UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)202145、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用UHPC濕接縫技術(shù)箱梁濕接縫連接墩柱濕接縫連接防撞墻濕接縫連接取消鋼筋焊接取代套筒灌漿取代螺栓連接2022/11/125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用UHPC濕接縫技術(shù)取消鋼筋焊接156、UHPC的其它應(yīng)用混凝土橋空心板梁、T梁、小箱梁、連續(xù)箱梁、槽梁、拱橋、斜拉橋等各種橋梁結(jié)構(gòu)；橋面板、橋面鋪裝；墩柱、蓋梁等PC裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件濕接縫：柱與梁、梁與梁、梁與板、墻與梁等構(gòu)件間節(jié)點輕質(zhì)耐久橋梁構(gòu)件，如π梁、輕薄橋面板、人行天橋等其他領(lǐng)域水利水電工程、軌道交通工程、港口與海洋工程民防、國防等防護(hù)工程、核電工程耐磨件……2022/11/126、UHPC的其它應(yīng)用混凝土橋2022/11/12167、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用不理想的原因

盡管ＵＨＰＣ自出現(xiàn)以來，不斷被應(yīng)用于橋梁、建筑、核電、市政、海洋等工程之中，然而應(yīng)用發(fā)展遠(yuǎn)低于預(yù)期。以應(yīng)用最多的橋梁為例，自1997年第一座UHPC橋加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC橋建成以來，十幾年間全世界也僅建成３０余座，且以中小跨徑與人行橋為主。在中國，ＵＨＰＣ實際工程應(yīng)用也極少，以橋梁為例，僅在鐵路上有１座梁橋的應(yīng)用，目前１座公路梁橋正在建設(shè)之中。

一方面，有關(guān)ＵＨＰＣ的研究主要集中在發(fā)達(dá)國家，而這些國家已完成大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動其研究與應(yīng)用的市場動力不足；另一方面，發(fā)展中國家雖然有較大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求，但是基礎(chǔ)研究不足和ＵＨＰＣ價格較高，影響了其在工程中的應(yīng)用。2022/11/127、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用177、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況我國研究高性能混凝土的意義：1）在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，中國仍處于大建設(shè)時期，隨著對節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高，對混凝土性能的要求也將越來越高。2）高性能混凝土推廣應(yīng)用是強(qiáng)化節(jié)能減排、防治大氣污染的有效途徑，能提高建筑質(zhì)量，延長建筑物壽命，提升防災(zāi)減災(zāi)能力，有利于推動水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。3）為中國UHPC技術(shù)、混凝土材料與工程結(jié)構(gòu)走在世界前列做出積極的貢獻(xiàn)。2022/11/127、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況我國研究高性能混凝土的意義：1802ONEUHPC材料研發(fā)2022/11/1202ONEUHPC材料研發(fā)2022/11/12191、UHPC配合比設(shè)計UHPC骨料體系設(shè)計顆粒的緊密堆積改進(jìn)Andreasen

and

Andersen

模型基本骨料顆粒體系組成膠砂比范圍122022/11/121、UHPC配合比設(shè)計UHPC骨料體系設(shè)計122022/11202、UHPC配合比試驗UHPC材料基礎(chǔ)配合比2022/11/122、UHPC配合比試驗UHPC材料基礎(chǔ)配合比2022/11/213、力學(xué)性能試驗——四點彎拉強(qiáng)度2022/11/123、力學(xué)性能試驗——四點彎拉強(qiáng)度2022/11/12224、力學(xué)性能試驗——軸拉強(qiáng)度起裂強(qiáng)度8.45MPa；抗拉強(qiáng)度10.01MPa應(yīng)變強(qiáng)化1210864200.00.51.02.02.53.0應(yīng)力(MPa)1.5應(yīng)變

(%)應(yīng)變強(qiáng)化階段2022/11/124、力學(xué)性能試驗——軸拉強(qiáng)度起裂強(qiáng)度8.45MPa；抗拉強(qiáng)度235、體積變形試驗UHPC總收縮變形量小于100μm/m膨脹收縮2022/11/125、體積變形試驗UHPC總收縮變形量小于100μm/m202246、UHPC配方優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性項目測試結(jié)果抗壓強(qiáng)度（MPa）132.4抗折強(qiáng)度（MPa）29.3抗拉強(qiáng)度（MPa）10.0彈性模量（GPa）46.4材料斷裂韌性（KJ/m2）21.1氯離子擴(kuò)散系數(shù)（10-12×m2/s）0.01凍融剝離（g/cm2）0磨耗系數(shù)（kg/m2）0.962022/11/126、UHPC配方優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性項目測試結(jié)果抗壓強(qiáng)度（2503ONEUHPC材料在預(yù)制構(gòu)件上的應(yīng)用研究2022/11/1203ONEUHPC材料在預(yù)制構(gòu)件上的應(yīng)用研究2022/11/261、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用建筑外立面掛板超輕、超薄UHPC構(gòu)件UHPC薄板試驗2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用2271、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁（科研合作）UHPC蓋梁原型結(jié)構(gòu)全長24.6m

；頂板寬2.2m

，頂板厚度為通長0.25m

；底板厚度標(biāo)準(zhǔn)段為0.25m，根部加厚段為450mm；腹板厚度標(biāo)準(zhǔn)段為

0.2m

，加厚段為

320mm

；兩側(cè)懸臂端部高

1.008m

，結(jié)構(gòu)中心線處梁高

2.1m。2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁（科研合281、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁模型制作：縮尺模型2:1加載測試：抗剪與抗彎2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁2022291、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁優(yōu)點超載性能抗裂性能良好的抗剪性能/抗彎性能2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁優(yōu)點20301、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁（科研合作）UHPC配合比成型工藝2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁（科研合作）2311、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁大直徑管樁Ф3000mm，壁厚60mm連接方式可打入性2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁2022/11321、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能試驗2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁2022/113304ONE鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備開發(fā)2022/11/1204ONE鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備開發(fā)2022/11/341、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備UHPC精準(zhǔn)布料機(jī)齒輪布料，布料更精準(zhǔn)、更連續(xù)2022/11/121、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備UHPC精準(zhǔn)布料機(jī)2022351、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備智能化整平機(jī)高頻振動，精確控制整平高程2022/11/121、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備智能化整平機(jī)2022/11361、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備自動覆膜機(jī)自動噴霧，自動覆膜2022/11/121、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備自動覆膜機(jī)2022/11/372、UHPC鋪裝工藝性試驗?zāi)康模撼醪叫纬蒛HPC鋪裝施工工藝設(shè)計鋪裝寬度15m，一幅1.6m鋪裝前用40mm的角鋼支模，支模范圍尺寸為15.00m×3.20m2022/11/122、UHPC鋪裝工藝性試驗?zāi)康模撼醪叫纬蒛HPC鋪裝施工工藝383、UHPC鋪裝試驗攪拌機(jī)拌料→接料斗→布料機(jī)料斗布料→整平→覆膜2022/11/123、UHPC鋪裝試驗攪拌機(jī)拌料→接料斗→布料機(jī)料斗2022/393、UHPC鋪裝試驗0-3mm骨料UHPC和0-5mm骨料UHPC均能順利布料2022/11/123、UHPC鋪裝試驗0-3mm骨料UHPC和0-5mm骨料U403、UHPC鋪裝試驗整平與覆膜2022/11/123、UHPC鋪裝試驗整平與覆膜2022/11/12414、鋼橋面UHPC人工攤鋪試驗湘府路項目現(xiàn)場湘府路全尺寸鋼橋面UHPC人工攤鋪形成鋼橋面UHPC人工攤鋪施工工藝2022/11/124、鋼橋面UHPC人工攤鋪試驗湘府路項目現(xiàn)場2022/11/4205ONEUHPC工程施工案例2022/11/1205ONEUHPC工程施工案例2022/11/1243UHPC工程施工案例某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝試驗段項目國內(nèi)首座現(xiàn)役特大橋鋼橋面UHPC鋪裝施工國內(nèi)首次大面積、免蒸養(yǎng)機(jī)械化鋪裝施工鋪裝面積2250m2，鋪裝厚度4.6-4.8cm2018年12月完成施工某某大修工程鋪裝某橋加固UHPC鋪裝2018年12月完成施工2022/11/12UHPC工程施工案例某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝試驗段項目244UHPC工程施工案例某諸光路隧道UHPC濕接縫項目UHPC在某地區(qū)新建隧道預(yù)制構(gòu)件濕接縫連接中的首次應(yīng)用2019年1月施工湘府路快速路改造工程項目鋼橋面UHPC鋪裝鋪裝面積8000m2，鋪裝厚度5cm2019年5月施工2022/11/12UHPC工程施工案例某諸光路隧道UHPC濕接縫項目2022/45某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況某大橋鋼橋面鋪裝試驗段工程位于南汊懸索橋揚(yáng)鎮(zhèn)方向m；起步兩種2250原鋪段（北塔~第10S，共計150m），長度150鋪裝方案各75m，寬度15m，鋪裝總面積約m2；裝結(jié)構(gòu)為下層2.5cm環(huán)氧瀝青混凝土+上層3.0cm環(huán)氧瀝青混凝土，于2005年5月通車。2022/11/12某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況某大橋鋼橋面鋪裝試驗段工程位46某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況2022/11/12某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況2022/11/1247某大橋鋼橋面UHPC鋪裝0~1.25mm骨料UHPC鋪裝：11月27日完成0~5mm骨料UHPC鋪裝：12月5日完成2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝0~1.25mm骨料UHPC鋪裝：148某大橋鋼橋面UHPC鋪裝拌料與供料2臺汽車吊——攪拌機(jī)上料1臺汽車吊——布料機(jī)供料2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝拌料與供料2022/11/1249某大橋鋼橋面UHPC鋪裝環(huán)氧噴涂施工2臺環(huán)氧噴涂設(shè)備2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝環(huán)氧噴涂施工2022/11/1250某大橋鋼橋面UHPC鋪裝布料整平2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝布料整平2022/11/1251某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆膜2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆膜2022/11/1252某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆蓋土工布與灑水養(yǎng)護(hù)2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆蓋土工布與灑水養(yǎng)護(hù)2022/11/53某大橋鋼橋面UHPC鋪裝效果現(xiàn)場效果0~1.25mm鋪裝效果0~5mm鋪裝效果2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝效果現(xiàn)場效果0~1.25mm鋪裝效果54某大橋鋼橋面UHPC鋪裝效果無裂縫2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝效果無裂縫2022/11/1255某大橋鋼橋面UHPC鋪裝效果完成5-8mm磨耗層施工2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝效果完成5-8mm磨耗層施工202256某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目1號子橋和2號子橋；鋪裝長度10+13+10m，鋪裝寬度11.5m，鋪裝面積380m2；1號子橋由**公司完成，采用地泵+人工布料，用時12小時；2號子橋計劃12月底進(jìn)行UHPC鋪裝。2022/11/12某高速公路大修工程(I期)某高速公路大修工程(I期)某橋加固57某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目2022/11/12某高速公路大修工程(I期)2022/11/1258某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目現(xiàn)場情況2022/11/12某高速公路大修工程(I期)現(xiàn)場情況2022/11/1259某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目施工方案泵送+人工輔助布料；人工整平；人工覆膜；2臺攪拌機(jī)，混凝土泵車，手扶式振平尺。2022/11/12某高速公路大修工程(I期)施工方案2022/11/1260某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目UHPC攪拌UHPC泵送布料2022/11/12某高速公路大修工程(I期)UHPC攪拌UHPC泵送布料20261某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目整平覆膜養(yǎng)護(hù)2022/11/12某高速公路大修工程(I期)整平覆膜養(yǎng)護(hù)2022/11/1262某高速公路大修工程(I期)某橋加固維修項目完成瀝青粘結(jié)層施工2022/11/12某高速公路大修工程(I期)完成瀝青粘結(jié)層施工2022/11/63某快速化改造工程項目某高速節(jié)點橋與某橋UHPC鋪裝變高度連續(xù)鋼箱梁鋪裝面積：4300m2和3900m2分兩次施工（每次半幅），一次性鋪裝面積最大2150m22022/11/12某快速化改造工程項目變高度連續(xù)鋼箱梁2022/11/126406ONE結(jié)論及結(jié)束語2022/11/1206ONE結(jié)論及結(jié)束語2022/11/12651、結(jié)論UHPC材料及其應(yīng)用的研究方興未艾UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用，需要進(jìn)行更深入、全面的研究生產(chǎn)工藝結(jié)構(gòu)力學(xué)施工工藝UHPC現(xiàn)場施工需進(jìn)行更系統(tǒng)的研究UHPC的工作性現(xiàn)場施工工藝專用施工設(shè)備施工質(zhì)量檢測方法2022/11/121、結(jié)論UHPC材料及其應(yīng)用的研究方興未艾2022/11/1662、結(jié)束語UHPC從提出到現(xiàn)在已有20年的歷史，在理論研究與工程應(yīng)用方面都取得了可喜的進(jìn)展。中國大批研究人員緊跟國際的學(xué)術(shù)前沿，開展了大量的UHPC研究，為其今后的應(yīng)用及推廣奠定了堅實的基礎(chǔ)。但是中國對UHPC的研究較為分散，以小項目研究為主，系統(tǒng)性和合作有待加強(qiáng)，目前尚未形成全國性的專門研究的學(xué)術(shù)組織與定期會議。在應(yīng)用方面，UHPC在高速鐵路工程中應(yīng)用相對較好，在公路工程中也已開始。但是與國外相比，UHPC實際工程應(yīng)用偏少，如果將其置于近30年來中國處于大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時期背景之下，就顯得更少。隨著我國對環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的日益重視，UHPC在今后相當(dāng)長一段時間的基本建設(shè)中仍有著廣闊的應(yīng)用前景，有望在UHPC的理論研究與工程應(yīng)用方面趕上并超過世界先進(jìn)水平。2022/11/122、結(jié)束語UHPC從提出到現(xiàn)在已有20年的歷史，在理67thanks2022/11/12thanks2022/11/1268新材料、新裝備、新工藝研究及工程應(yīng)用超高性能混凝土UHPC詳解2022/11/12新材料、新裝備、新工藝研究及工程應(yīng)用超高性能混凝土UHPC69CONTENTS目錄1UHPC材料及工程應(yīng)用簡介2UHPC材料研發(fā)3UHPC材料在預(yù)制構(gòu)件上的應(yīng)用研究4鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備開發(fā)5UHPC工程施工案例6結(jié)論及結(jié)束語2022/11/12CONTENTS目錄1UHPC材料及工程應(yīng)用簡介2UHPC材7001ONEUHPC材料及工程應(yīng)用簡介2022/11/1201ONEUHPC材料及工程應(yīng)用簡介2022/11/12711、超高性能混凝土(UHPC)簡介性質(zhì)：超高性能混凝土（UitrahighPerforanceConcrte）結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用是一門研究型選修課。地位：是一門提高本科生專業(yè)素養(yǎng)，擴(kuò)展國際視野，培養(yǎng)科研能力的拓展課程，也是給準(zhǔn)備考研的同學(xué)提供超前學(xué)習(xí)機(jī)會的課程?；A(chǔ)學(xué)科：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及混凝土結(jié)構(gòu)、房屋建筑學(xué)、土木工程材料、材料力學(xué)、理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介性質(zhì)：超高性能混凝土（Ui721、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：由膠凝材料（水泥、細(xì)骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶劑（水）以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。優(yōu)點：相對于其他材料，混凝土生產(chǎn)能耗低、原料來源廣、工藝簡便、成本低廉且具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：2022/11/1731、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：由膠凝材料（水泥、細(xì)骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶劑（水）以及必要時摻入的化學(xué)外加劑組成，經(jīng)過膠凝材料凝結(jié)硬化后，形成具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材。優(yōu)點：相對于其他材料，混凝土生產(chǎn)能耗低、原料來源廣、工藝簡便、成本低廉且具有耐久、防火、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用方便等特點。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介混凝土：2022/11/1741、超高性能混凝土(UHPC)簡介缺點自重大、脆性大和強(qiáng)度（尤其是抗拉強(qiáng)度）低，使用范圍狹窄；對于低強(qiáng)度的混凝土，在滿足相同功能時用量較大，不符合國家節(jié)約、降耗要求。2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介缺點2022/11/12751、超高性能混凝土(UHPC)簡介毫米級骨料微米級水泥等亞微米級硅灰1993年法國Bouygues公司Richard等人率先研制出的一種超高性能水泥基復(fù)合材料——

活性粉末混凝土（

ReactivePowder

Concrete，簡稱RPC），并注冊為專利產(chǎn)品歐洲改稱為Ultra-HighPerformance

Concrete，簡稱UHPC超高的力學(xué)性能超高的耐久性2022/11/121、超高性能混凝土(UHPC)簡介毫米級骨料1993年法國B762、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展2）20世紀(jì)70年代末，由于減水劑和高活性摻合料的開發(fā)和應(yīng)用，強(qiáng)度超過60Mpa。33）纖維增強(qiáng)混凝土（FRC）：加入鋼纖維（常用）44)對混凝土的耐腐蝕性、耐久性和抵抗各種惡劣環(huán)境的能力提出高性能混凝土(HPC）6）Bachel采用細(xì)料致密法，發(fā)揮硅灰和高效減水劑的作用，達(dá)到減小孔隙率，制備的150~200Mpa混凝土得到運(yùn)用。655）Brumaue報道了抗壓強(qiáng)度達(dá)到240MPa的低孔隙率的水泥基材料。1）20年代、50年代和70年代,混凝土的平均抗壓強(qiáng)度可分別20、30、40Mpa。122022/11/122、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展2）20世紀(jì)70年代末，由772、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展8）20世紀(jì)90年，法國Bouygues在DSP、MDF及鋼纖維混凝土研究基礎(chǔ)上，研發(fā)出RPC。99）1994年Larrard等首次提出超高性能混凝土（UHPC）的概念。1010)以ＲＰＣ制備原理為基礎(chǔ)的ＵＨＰＣ材料的研究與應(yīng)用，是當(dāng)今水泥基材料發(fā)展的主要方向之一。7)Birchal等開發(fā)出無宏觀缺陷(MDF)水泥基材料,抗壓強(qiáng)度達(dá)到200Mpa。782022/11/122、超高性能混凝土(UHPC)發(fā)展8）20世紀(jì)90年，法國B783、UHPC的工程應(yīng)用當(dāng)今水泥基材料發(fā)展的主要方向近三十年來最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料實現(xiàn)工程材料性能的大跨越巴黎

鮑茵球場3500塊UHPC面板，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)輕量化2022/11/123、UHPC的工程應(yīng)用當(dāng)今水泥基材料發(fā)展的主要方向巴黎鮑茵794、UHPC的技術(shù)優(yōu)勢抗壓、抗拉強(qiáng)度高結(jié)構(gòu)致密、耐久性好超高韌性工作性好結(jié)構(gòu)輕型化、薄壁化全壽命周期成本低提高結(jié)構(gòu)的抗震、抗疲勞性能養(yǎng)護(hù)與維修簡便2022/11/124、UHPC的技術(shù)優(yōu)勢抗壓、抗拉強(qiáng)度高結(jié)構(gòu)致密、耐久性好805、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼橋面鋪裝極易損壞四大病害壽命僅5~10年正交異性橋面板疲勞裂紋通常5年就開裂2022/11/125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼橋面鋪裝極易損壞2022/1815、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼-UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)有效提高橋面剛度大幅降低鋼橋面應(yīng)力延長抗疲勞壽命有望徹底解決鋼橋面鋪裝易損難題2022/11/125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用鋼-UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)202825、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用UHPC濕接縫技術(shù)箱梁濕接縫連接墩柱濕接縫連接防撞墻濕接縫連接取消鋼筋焊接取代套筒灌漿取代螺栓連接2022/11/125、UHPC在橋梁工程中的應(yīng)用UHPC濕接縫技術(shù)取消鋼筋焊接836、UHPC的其它應(yīng)用混凝土橋空心板梁、T梁、小箱梁、連續(xù)箱梁、槽梁、拱橋、斜拉橋等各種橋梁結(jié)構(gòu)；橋面板、橋面鋪裝；墩柱、蓋梁等PC裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件濕接縫：柱與梁、梁與梁、梁與板、墻與梁等構(gòu)件間節(jié)點輕質(zhì)耐久橋梁構(gòu)件，如π梁、輕薄橋面板、人行天橋等其他領(lǐng)域水利水電工程、軌道交通工程、港口與海洋工程民防、國防等防護(hù)工程、核電工程耐磨件……2022/11/126、UHPC的其它應(yīng)用混凝土橋2022/11/12847、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用不理想的原因

盡管ＵＨＰＣ自出現(xiàn)以來，不斷被應(yīng)用于橋梁、建筑、核電、市政、海洋等工程之中，然而應(yīng)用發(fā)展遠(yuǎn)低于預(yù)期。以應(yīng)用最多的橋梁為例，自1997年第一座UHPC橋加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC橋建成以來，十幾年間全世界也僅建成３０余座，且以中小跨徑與人行橋為主。在中國，ＵＨＰＣ實際工程應(yīng)用也極少，以橋梁為例，僅在鐵路上有１座梁橋的應(yīng)用，目前１座公路梁橋正在建設(shè)之中。

一方面，有關(guān)ＵＨＰＣ的研究主要集中在發(fā)達(dá)國家，而這些國家已完成大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動其研究與應(yīng)用的市場動力不足；另一方面，發(fā)展中國家雖然有較大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求，但是基礎(chǔ)研究不足和ＵＨＰＣ價格較高，影響了其在工程中的應(yīng)用。2022/11/127、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用情況UHPC運(yùn)用857、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況我國研究高性能混凝土的意義：1）在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，中國仍處于大建設(shè)時期，隨著對節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高，對混凝土性能的要求也將越來越高。2）高性能混凝土推廣應(yīng)用是強(qiáng)化節(jié)能減排、防治大氣污染的有效途徑，能提高建筑質(zhì)量，延長建筑物壽命，提升防災(zāi)減災(zāi)能力，有利于推動水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。3）為中國UHPC技術(shù)、混凝土材料與工程結(jié)構(gòu)走在世界前列做出積極的貢獻(xiàn)。2022/11/127、UHPC高性能混凝土運(yùn)用情況我國研究高性能混凝土的意義：8602ONEUHPC材料研發(fā)2022/11/1202ONEUHPC材料研發(fā)2022/11/12871、UHPC配合比設(shè)計UHPC骨料體系設(shè)計顆粒的緊密堆積改進(jìn)Andreasen

and

Andersen

模型基本骨料顆粒體系組成膠砂比范圍122022/11/121、UHPC配合比設(shè)計UHPC骨料體系設(shè)計122022/11882、UHPC配合比試驗UHPC材料基礎(chǔ)配合比2022/11/122、UHPC配合比試驗UHPC材料基礎(chǔ)配合比2022/11/893、力學(xué)性能試驗——四點彎拉強(qiáng)度2022/11/123、力學(xué)性能試驗——四點彎拉強(qiáng)度2022/11/12904、力學(xué)性能試驗——軸拉強(qiáng)度起裂強(qiáng)度8.45MPa；抗拉強(qiáng)度10.01MPa應(yīng)變強(qiáng)化1210864200.00.51.02.02.53.0應(yīng)力(MPa)1.5應(yīng)變

(%)應(yīng)變強(qiáng)化階段2022/11/124、力學(xué)性能試驗——軸拉強(qiáng)度起裂強(qiáng)度8.45MPa；抗拉強(qiáng)度915、體積變形試驗UHPC總收縮變形量小于100μm/m膨脹收縮2022/11/125、體積變形試驗UHPC總收縮變形量小于100μm/m202926、UHPC配方優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性項目測試結(jié)果抗壓強(qiáng)度（MPa）132.4抗折強(qiáng)度（MPa）29.3抗拉強(qiáng)度（MPa）10.0彈性模量（GPa）46.4材料斷裂韌性（KJ/m2）21.1氯離子擴(kuò)散系數(shù)（10-12×m2/s）0.01凍融剝離（g/cm2）0磨耗系數(shù)（kg/m2）0.962022/11/126、UHPC配方優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性項目測試結(jié)果抗壓強(qiáng)度（9303ONEUHPC材料在預(yù)制構(gòu)件上的應(yīng)用研究2022/11/1203ONEUHPC材料在預(yù)制構(gòu)件上的應(yīng)用研究2022/11/941、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用建筑外立面掛板超輕、超薄UHPC構(gòu)件UHPC薄板試驗2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用2951、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁（科研合作）UHPC蓋梁原型結(jié)構(gòu)全長24.6m

；頂板寬2.2m

，頂板厚度為通長0.25m

；底板厚度標(biāo)準(zhǔn)段為0.25m，根部加厚段為450mm；腹板厚度標(biāo)準(zhǔn)段為

0.2m

，加厚段為

320mm

；兩側(cè)懸臂端部高

1.008m

，結(jié)構(gòu)中心線處梁高

2.1m。2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁（科研合961、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁模型制作：縮尺模型2:1加載測試：抗剪與抗彎2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁2022971、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁優(yōu)點超載性能抗裂性能良好的抗剪性能/抗彎性能2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究全預(yù)制UHPC蓋梁優(yōu)點20981、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁（科研合作）UHPC配合比成型工藝2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁（科研合作）2991、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁大直徑管樁Ф3000mm，壁厚60mm連接方式可打入性2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁2022/111001、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁結(jié)構(gòu)力學(xué)性能試驗2022/11/121、UHPC在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用研究UHPC管樁2022/1110104ONE鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備開發(fā)2022/11/1204ONE鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備開發(fā)2022/11/1021、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備UHPC精準(zhǔn)布料機(jī)齒輪布料，布料更精準(zhǔn)、更連續(xù)2022/11/121、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備UHPC精準(zhǔn)布料機(jī)20221031、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備智能化整平機(jī)高頻振動，精確控制整平高程2022/11/121、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備智能化整平機(jī)2022/111041、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備自動覆膜機(jī)自動噴霧，自動覆膜2022/11/121、鋼橋面UHPC鋪裝專用成套設(shè)備自動覆膜機(jī)2022/11/1052、UHPC鋪裝工藝性試驗?zāi)康模撼醪叫纬蒛HPC鋪裝施工工藝設(shè)計鋪裝寬度15m，一幅1.6m鋪裝前用40mm的角鋼支模，支模范圍尺寸為15.00m×3.20m2022/11/122、UHPC鋪裝工藝性試驗?zāi)康模撼醪叫纬蒛HPC鋪裝施工工藝1063、UHPC鋪裝試驗攪拌機(jī)拌料→接料斗→布料機(jī)料斗布料→整平→覆膜2022/11/123、UHPC鋪裝試驗攪拌機(jī)拌料→接料斗→布料機(jī)料斗2022/1073、UHPC鋪裝試驗0-3mm骨料UHPC和0-5mm骨料UHPC均能順利布料2022/11/123、UHPC鋪裝試驗0-3mm骨料UHPC和0-5mm骨料U1083、UHPC鋪裝試驗整平與覆膜2022/11/123、UHPC鋪裝試驗整平與覆膜2022/11/121094、鋼橋面UHPC人工攤鋪試驗湘府路項目現(xiàn)場湘府路全尺寸鋼橋面UHPC人工攤鋪形成鋼橋面UHPC人工攤鋪施工工藝2022/11/124、鋼橋面UHPC人工攤鋪試驗湘府路項目現(xiàn)場2022/11/11005ONEUHPC工程施工案例2022/11/1205ONEUHPC工程施工案例2022/11/12111UHPC工程施工案例某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝試驗段項目國內(nèi)首座現(xiàn)役特大橋鋼橋面UHPC鋪裝施工國內(nèi)首次大面積、免蒸養(yǎng)機(jī)械化鋪裝施工鋪裝面積2250m2，鋪裝厚度4.6-4.8cm2018年12月完成施工某某大修工程鋪裝某橋加固UHPC鋪裝2018年12月完成施工2022/11/12UHPC工程施工案例某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝試驗段項目2112UHPC工程施工案例某諸光路隧道UHPC濕接縫項目UHPC在某地區(qū)新建隧道預(yù)制構(gòu)件濕接縫連接中的首次應(yīng)用2019年1月施工湘府路快速路改造工程項目鋼橋面UHPC鋪裝鋪裝面積8000m2，鋪裝厚度5cm2019年5月施工2022/11/12UHPC工程施工案例某諸光路隧道UHPC濕接縫項目2022/113某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況某大橋鋼橋面鋪裝試驗段工程位于南汊懸索橋揚(yáng)鎮(zhèn)方向m；起步兩種2250原鋪段（北塔~第10S，共計150m），長度150鋪裝方案各75m，寬度15m，鋪裝總面積約m2；裝結(jié)構(gòu)為下層2.5cm環(huán)氧瀝青混凝土+上層3.0cm環(huán)氧瀝青混凝土，于2005年5月通車。2022/11/12某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況某大橋鋼橋面鋪裝試驗段工程位114某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況2022/11/12某長江大橋鋼橋面UHPC鋪裝概況2022/11/12115某大橋鋼橋面UHPC鋪裝0~1.25mm骨料UHPC鋪裝：11月27日完成0~5mm骨料UHPC鋪裝：12月5日完成2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝0~1.25mm骨料UHPC鋪裝：1116某大橋鋼橋面UHPC鋪裝拌料與供料2臺汽車吊——攪拌機(jī)上料1臺汽車吊——布料機(jī)供料2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝拌料與供料2022/11/12117某大橋鋼橋面UHPC鋪裝環(huán)氧噴涂施工2臺環(huán)氧噴涂設(shè)備2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝環(huán)氧噴涂施工2022/11/12118某大橋鋼橋面UHPC鋪裝布料整平2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝布料整平2022/11/12119某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆膜2022/11/12某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆膜2022/11/12120某大橋鋼橋面UHPC鋪裝覆