法國公路橋梁uhpc設(shè)計三

法國公路橋梁uhpc設(shè)計三

11章開頭的結(jié)論是本文的第四個部分，也是最后一個部分。第一部分分為三章、第二部分、第四部分和第三部分，并在本期刊上發(fā)表在第十三章。11uhpc的項目和產(chǎn)品應(yīng)用11.1混凝土構(gòu)件的建造許多公路橋梁處于嚴(yán)酷環(huán)境,如鹽水凍融、氯離子侵入誘發(fā)鋼筋銹蝕、硫酸鹽侵蝕等,達(dá)不到期望的使用壽命或經(jīng)常需要維修加固。UHPC提供了建造超長壽命橋梁的可能性,許多UHPC的應(yīng)用研發(fā)工作也因此是圍繞橋梁展開的。法國在2001年最早建成兩個相同結(jié)構(gòu)UHPC公路橋梁—Bourg-lès-ValenceOA4和OA6跨線橋。這兩個橋梁的下部結(jié)構(gòu)(墩柱和橋臺)與傳統(tǒng)橋梁一樣,使用C30鋼筋混凝土。上部結(jié)構(gòu)的布局、尺寸按照傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力梁跨線橋設(shè)計,不同的是:梁與橋面板由5個并排的門型梁(英文稱“π型梁”)構(gòu)成,見圖11.1。門型梁為預(yù)制先張預(yù)應(yīng)力梁,采用設(shè)計抗壓強(qiáng)度175MPa(實際28d達(dá)到210MPa)、鋼纖維體積含量3%的自密實UHPC澆筑,常溫飽和濕度養(yǎng)護(hù),2天脫模。門型梁之間的橫向接口和縱向翼板接口,采用預(yù)拌自密實UHPC現(xiàn)場灌注,剛性連接形成連續(xù)、無接縫整體橋面板,上面直接鋪設(shè)瀝青混凝土鋪裝層。OA4橋門型梁長22.5m,高0.9m,寬2.4m,翼板(橋面板)厚0.11m,梁重量37噸。OA4橋一個門型梁中有30束高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線,不設(shè)被動鋼筋,僅設(shè)置橫向和縱向接口的連接鋼筋。該UHPC橋的等效橋板厚度為0.25m,自重只有傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的三分之一。橋梁的建造施工過程,包括門型梁預(yù)制、運輸安裝和現(xiàn)場接口灌注等,非常順利,沒有使用任何新的機(jī)具設(shè)備。這種創(chuàng)新性梁板一體的橋型,能夠同時發(fā)揮UHPC的超高強(qiáng)度和超高耐久性。接口灌注UHPC施工方便快速,連接可靠,現(xiàn)在越來越廣泛地應(yīng)用于預(yù)制混凝土構(gòu)件的接口連接。法國在建造這兩個橋梁的同時,進(jìn)行了許多材料和結(jié)構(gòu)性能試驗,以及設(shè)計驗證工作,為編制法國UHPC設(shè)計指南提供了依據(jù),也為UHPC橋梁設(shè)計施工積累了經(jīng)驗。2012年對該橋進(jìn)行了詳細(xì)檢查評價,UHPC結(jié)構(gòu)(預(yù)制梁和現(xiàn)澆接口)在11年后狀態(tài)良好(參考文章之三9.5節(jié))。2004年澳大利亞建造的ShepherdsGullyCreek公路橋,采用I型UHPC梁。這種橋型是在兩個I型UHPC主梁之間,搭設(shè)25mm厚度的UHPC板作為永久模板,上面澆筑普通鋼筋混凝土橋面板(見圖11.2)。UHPC板具有永久模板和保護(hù)上部結(jié)構(gòu)兩個功能。法國2005年建造的StPierrelaCour公路橋也采用了這種I型梁結(jié)構(gòu)。2005年法國還建造了UHPC箱型梁公路橋—PS34跨線橋,為跨徑47.4m的單跨單車道橋,由一個頂板寬4.4m(含翼板)、高度1.63m的UHPC箱型梁構(gòu)成,見圖11.3。建造過程為:工廠預(yù)制22個鑲合成型(match-cast)的箱梁節(jié)段,運輸?shù)浆F(xiàn)場平臺進(jìn)行節(jié)段拼接,節(jié)段相互粘接,用6束體外預(yù)應(yīng)力鋼索張拉形成整體,然后整體吊裝就位,梁總重量小于200噸。厚度0.14m的箱梁頂板,既是橋面板也是路面板。橋面不鋪設(shè)防水層和瀝青混凝土鋪裝層。在箱梁預(yù)制成型時,使用特殊紋理模板,使箱梁頂面直接澆筑形成UHPC粗糙紋理,作為車行路面,保證抗滑性能。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)、同樣功能跨線橋,需要使用200m3的C45混凝土,該橋的UHPC用量約80m3,施工周期則縮短了至少1個月,并且取消了中間橋墩、橋面防水和鋪裝層。該節(jié)段拼裝UHPC箱梁橋的等效橋板厚度為0.28m,梁的跨/高比約30。如果標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)預(yù)制橋梁,模板可2或3次以上用于相同結(jié)構(gòu),這種UHPC橋的材料費用可以降低,耐久性則因為使用UHPC大幅度提高。建造過程取得經(jīng)驗教訓(xùn):箱梁節(jié)段澆筑成型,需要考慮灌注方法和程序?qū)w維分布的影響;節(jié)段接縫粘接(環(huán)氧樹脂膠)一定要密實,防止?jié)B水。美國聯(lián)邦公路管理署(FHWA)2001年開始UHPC研究計劃,2002年派專家組赴法國考察學(xué)習(xí),之后開展了多項UHPC橋梁研究工作。2004年在弗吉尼亞州實驗性建造了一個門型UHPC梁的小型橋梁,顯示出這種橋梁具有架設(shè)高效快速的優(yōu)點。2006年在愛荷華州建成美國第一座UHPC公路橋—MarsHillBridge,2008年又在弗吉尼亞州和愛荷華州各建成一座UHPC公路橋,三個橋的梁型分別為I型、T型和門型,這些UHPC梁均不設(shè)抗剪鋼筋,利用UHPC自身的高抗拉性能。此外,抗彎與抗疲勞試驗,顯示出現(xiàn)場灌注UHPC連接橋面板接口性能的優(yōu)越性。2009年,紐約州的兩個公路橋,預(yù)制傳統(tǒng)混凝土橋面板采用現(xiàn)澆UHPC連接。這種橋面板的無接縫結(jié)構(gòu)連接方法,現(xiàn)在已經(jīng)獲得廣泛認(rèn)可,并在越來越多橋梁工程上應(yīng)用。法國首創(chuàng)、美國優(yōu)化與發(fā)展的“井”字形雙向肋板UHPC橋面板,也稱作“華夫餅”(waffle)式橋面板(見圖11.4),經(jīng)過大量性能測試,2011年首次在愛荷華州的LittleCedarCreek橋上使用(見圖11.5)。2013年FHWA出版了《預(yù)制UHPC井字肋板結(jié)構(gòu)橋面板(包括連接)系統(tǒng)設(shè)計指南》。這種公路橋的上部結(jié)構(gòu)為:傳統(tǒng)混凝土梁或鋼梁上鋪設(shè)預(yù)制UHPC井字肋板結(jié)構(gòu)橋面板,橋面板與梁之間、橋面板相互間采用現(xiàn)場灌注UHPC連接,設(shè)置抗剪栓釘、鉤、傳力桿等保證連接的強(qiáng)度和可靠性(詳見圖11.6)。這種UHPC橋面板系統(tǒng),預(yù)期能有效解決化冰鹽導(dǎo)致橋面板快速劣化的問題。美國UHPC公路橋梁的研發(fā)工作,主要在四個方面展開:(1)發(fā)展模數(shù)化或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的預(yù)制預(yù)應(yīng)力上部結(jié)構(gòu)與橋面板構(gòu)件,適應(yīng)美國的基本橋型。這樣可以工廠預(yù)制,現(xiàn)場快速組合安裝。美國大部分跨徑在20m~35m的公路橋梁,上部結(jié)構(gòu)和橋面板已經(jīng)接近壽命終點。更換這些橋梁的上部結(jié)構(gòu)和橋面板,必須快速完成,才能降低對現(xiàn)有交通的影響。圖11.7所示跨徑30m第二代門型梁,就是為了能夠“一夜間”完成橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋面板更換或改造而優(yōu)化設(shè)計的。(2)為上部結(jié)構(gòu)仍可使用,橋面板損壞的橋梁,提供解決方案。橋面板劣化損壞是美國公路系統(tǒng),特別是北方凍融環(huán)境的橋梁所面臨的嚴(yán)峻問題,急需發(fā)展模數(shù)化橋面板構(gòu)件,能夠在橋梁或車道短暫關(guān)閉時間內(nèi)完成橋面板更換?，F(xiàn)在的研究成果體現(xiàn)在井字肋板結(jié)構(gòu)UHPC橋面板(見圖11.4~11.6)。(3)將UHPC的結(jié)構(gòu)性能與耐久性定量化,為編制UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(4)解決工業(yè)化生產(chǎn)UHPC構(gòu)件,遇到的新技術(shù)問題。到2012年底,美國已經(jīng)有20個公路橋梁工程使用UHPC作為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部分,其中大部分是使用現(xiàn)場灌注UHPC連接橋面板。2010年奧地利建成世界上第一座UHPC公路拱橋。該橋建設(shè)在Vlkermarkt的風(fēng)景區(qū),從與峽谷環(huán)境協(xié)調(diào)和結(jié)構(gòu)合理性兩方面,拱橋是最佳選擇。采用UHPC建造輕質(zhì)桁架拱,使拱橋結(jié)構(gòu)細(xì)巧、造型優(yōu)美,見圖11.8。該橋長154m,拱的跨徑約70m,拱高約40m。并列的雙桁架拱,由預(yù)制正方形薄壁箱梁和接頭現(xiàn)場組裝而成,拱內(nèi)部安裝體外后張預(yù)應(yīng)力鋼索施加預(yù)應(yīng)力。使用的UHPC強(qiáng)度等級為C185,構(gòu)件成型2天脫模,3天后進(jìn)行90oC熱養(yǎng)護(hù),使構(gòu)件收縮快速完成。WILD橋是拱橋輕型化的一次嘗試,也是超大長細(xì)比預(yù)應(yīng)力UHPC柱性能的一項基礎(chǔ)研究項目。11.2uhpc層的加固和增強(qiáng)層的研制UHPC較早的應(yīng)用之一是維修加固混凝土結(jié)構(gòu)。針對橋梁的典型性劣化損傷,瑞士比較系統(tǒng)地研究與實踐了用UHPC進(jìn)行維修與加固,并通過歐洲的聯(lián)合研究項目(SAMARIS和ARCHES)在歐洲國家推廣應(yīng)用?；痉椒?用高壓水刀清除舊結(jié)構(gòu)上損傷、已經(jīng)劣化或被腐蝕性介質(zhì)污染的混凝土層,去除和更換銹蝕的鋼筋,然后在舊結(jié)構(gòu)上現(xiàn)澆鋪設(shè)UHPC保護(hù)層或補(bǔ)強(qiáng)層、增強(qiáng)層,或在結(jié)構(gòu)外圍安裝預(yù)制的UHPC保護(hù)加固層,見圖11.9。這種維修與加固方法,形成普通混凝土結(jié)構(gòu)與UHPC外層的復(fù)合結(jié)構(gòu),使普通混凝土結(jié)構(gòu)容易受機(jī)械荷載與環(huán)境荷載(凍融、氯鹽、硫酸鹽等)損傷的部位,得到高強(qiáng)度、高耐久、低滲透的UHPC層保護(hù),預(yù)期可以大幅度延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。K.Habel對普通混凝土與UHPC復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行的抗彎試驗研究表明,在普通混凝土梁上澆筑UHPC層形成的復(fù)合結(jié)構(gòu),表現(xiàn)良好的整體性結(jié)構(gòu)行為;UHPC層處于受拉部位,結(jié)構(gòu)抗力與剛度有所提高;UHPC層設(shè)置鋼筋,能進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)抗力與剛度,并達(dá)到更高的表觀硬化行為。如果UHPC層厚度太小(小于10mm),或UHPC的自收縮太大(28天齡期時大于750×10-6),UHPC層會出現(xiàn)細(xì)微裂縫,因此UHPC的自收縮不宜太大?，F(xiàn)澆UHPC保護(hù)層、補(bǔ)強(qiáng)層和增強(qiáng)層的建議方案如圖11.10所示。UHPC層能否與現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)良好地粘結(jié)?或在怎樣的條件下能夠獲得較高的粘結(jié)強(qiáng)度?Carbonell等的試驗研究給出了答案。他們采用劈裂抗拉強(qiáng)度,測試UHPC與普通強(qiáng)度混凝土(NSC,NormalStrengthConcrete)之間的粘結(jié)強(qiáng)度。試驗NSC的表面包括干燥或飽水的平整表面(清潔無表面處理)、鋼刷處理表面、噴砂處理表面、斷裂表面和切槽表面,并測試300個凍融循環(huán)對粘結(jié)強(qiáng)度的影響。試驗結(jié)果顯示:UHPC-NSC的粘結(jié)強(qiáng)度與NSC表面的粗糙度關(guān)系不大,影響粘結(jié)強(qiáng)度的關(guān)鍵因素是澆筑UHPC時NSC表面的潮濕程度—飽水的NSC表面(飽和面干表面),無論是否進(jìn)行過表面粗糙化處理,均獲得非常高的UHPC-NSC界面粘結(jié)強(qiáng)度(3.1MPa~4.1MPa),達(dá)到了NSC抗拉強(qiáng)度的69~91%。UHPC與表面切槽NSC的粘接強(qiáng)度,達(dá)到NSC抗拉強(qiáng)度的107%~117%,進(jìn)入槽中UHPC顯然承擔(dān)了部分拉應(yīng)力。所有試件經(jīng)過300個凍融循環(huán),UHPC-NSC粘接強(qiáng)度不僅沒有降低,反而都有所增長(凍融后NSC抗拉強(qiáng)度也在增長),抗凍性能優(yōu)良。該研究還在繼續(xù)進(jìn)行600和900個凍融循環(huán)的抗凍性試驗?？傊?使用UHPC進(jìn)行結(jié)構(gòu)維修加固或罩面保護(hù),舊結(jié)構(gòu)的表面不需要專門的粗糙化處理,只需要表面潔凈無塵和充分濕潤,最好達(dá)到飽和面干狀態(tài),就能夠?qū)崿F(xiàn)UHPC與舊混凝土結(jié)構(gòu)牢固地粘接。本文11.1節(jié)所述的現(xiàn)場灌注UHPC,無縫連接橋梁上部構(gòu)件(板與板、板與梁、梁與梁之間的結(jié)構(gòu)性連接),也是利用UHPC與預(yù)制構(gòu)件之間很高的粘結(jié)強(qiáng)度。在舊的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上澆筑UHPC保護(hù)層,舊結(jié)構(gòu)對新澆筑UHPC層的收縮會產(chǎn)生約束,可能導(dǎo)致微裂縫,這是否會增大UHPC層的滲透性呢?如文章之三9.2.1節(jié)所述,拉伸變形在0.13%(1300×10-6)水平,微裂縫UHPC初始的水滲透性與無裂縫普通混凝土相當(dāng);在有水條件下,微裂縫會愈合使?jié)B透性大幅度降低。對實際維修工程現(xiàn)澆UHPC層的滲透性,采用透氣法現(xiàn)場測試評價,結(jié)果表明:現(xiàn)澆與預(yù)制UHPC的滲透性達(dá)到非常低水平(透氣系數(shù)為0.003~0.004×10-16m2,見表11.1和圖11.11),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN206-1規(guī)定最嚴(yán)酷環(huán)境等級對結(jié)構(gòu)混凝土的要求(相當(dāng)于透氣系數(shù)小于0.5×10-16m2)。可見,現(xiàn)澆UHPC層的收縮,受到現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)約束(約束程度隨UHPC層厚度增加和強(qiáng)度發(fā)展而降低),并不必然導(dǎo)致產(chǎn)生會增大滲透性的裂縫,但需要UHPC具備相應(yīng)良好的性能。歐洲SAMARIS研究項目編制的“UHPFRC用于公路混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)指南”,對維修用UHPC的性能指標(biāo)提出要求:其中對于高約束程度(0.8~0.9)、高交通荷載結(jié)構(gòu)部位現(xiàn)澆維修,要求UHPC的抗拉強(qiáng)度≥14MPa,變形能力(應(yīng)變硬化)εpeak≥0.2%,3個月收縮≤0.06%(600×10-6)。這樣就保證了混凝土結(jié)構(gòu)維修修復(fù)后,(1)UHPC層本身具有高耐久性,即自身具備足夠的抵抗機(jī)械荷載和環(huán)境荷載破壞的能力;(2)UHPC層的滲透性非常低,能夠長期有效地保護(hù)普通混凝土結(jié)構(gòu)。法國試驗對比了用于水利水電結(jié)構(gòu)的抗沖耐磨材料,UHPC顯示的優(yōu)勢在于同時具備高耐磨和高抗沖擊性能。2004年試驗用UHPC維修阿爾卑斯山中一個10%坡度的渡槽底板,經(jīng)歷百年一遇的洪水后,UHPC完好無損,而廣泛使用的ALAG®(鋁酸鹽水泥與鋁酸鈣耐磨骨料)抗沖磨面層則完全破壞。在實際工程上驗證了UHPC的優(yōu)良抗沖擊和耐磨性能,業(yè)主在隨后的維修中用UHPC替代了以前的耐磨材料ALAG?。在法國,已經(jīng)有多個水利水電結(jié)構(gòu)的受沖磨部位采用UHPC維修,均取得滿意效果。此外,在歐洲開展的UHPC維修加固研究和實踐,還包括海工結(jié)構(gòu)修復(fù)、建筑梁板修復(fù)加固、建筑抗震加固、核電站反應(yīng)堆混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)罩的氣密性修復(fù),等等。11.3上安裝固定uhpc板海洋環(huán)境屬于高腐蝕性環(huán)境,因此也是發(fā)揮UHPC高耐久性的舞臺。日本東京的羽田機(jī)場擴(kuò)建工程,面積達(dá)52萬m2的新跑道(跑道D)建造在海上,其中19.2萬m2為樁基支撐結(jié)構(gòu),頂面為在鋼梁上安裝固定UHPC板構(gòu)成,見圖11.12。該工程是迄今最大規(guī)模的UHPC海工結(jié)構(gòu),兩年間預(yù)制生產(chǎn)了6900多塊7.82m長、3.53m寬的先張預(yù)應(yīng)力板(橫向和縱向雙向預(yù)應(yīng)力,板厚75mm,肋高175mm,平均厚度130mm),共計使用了22000m3的UHPC。設(shè)計使用UHPC板,主要基于兩個原因:(1)利用UHPC超高強(qiáng)度大幅度降低結(jié)構(gòu)重量。每塊板重量,從傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土板的24噸,減小到UHPC板的10噸,重量減小56%,因此降低了樁基礎(chǔ)的建設(shè)成本;(2)保證混凝土結(jié)構(gòu)在高腐蝕性環(huán)境的耐久性,設(shè)計使用壽命100年,減小使用期的維護(hù)維修費用。11.4鞣景式石膏花造型設(shè)計用UHPC制造的建筑結(jié)構(gòu)、功能或裝飾構(gòu)件,輕巧美觀,堅固耐久,徹底改變了混凝土構(gòu)件“粗、厚、笨、重”的面貌。例如用于建造大跨徑人行橋,薄殼結(jié)構(gòu),建筑的陽臺、樓梯、遮陽屏、面板等構(gòu)件,既堅固耐久又輕薄美觀(見圖11.13~11.15),深受建筑設(shè)計師喜愛。卡塔爾新建國家博物館(QNM)設(shè)計為一個巨型石膏花造型,由130個直徑10m~43m的透鏡狀圓盤構(gòu)成。這個巨型“石膏花”處于高風(fēng)載和高腐蝕性海洋環(huán)境,以及大溫度變化環(huán)境(+10oC~+85oC),因此要求面板材料具備高強(qiáng)(要求單軸抗拉強(qiáng)度大于20MPa)和高耐久性(60年)。最終選擇白色UHPC作為圓盤的面板材料,使這一獨特設(shè)計得以完美地變成現(xiàn)實。“石膏花”由共計12萬m2、40mm厚預(yù)制白色UHPC面板精確安裝組合而成(見圖11.16)。UHPC可以成型各種或復(fù)雜、或簡潔的結(jié)構(gòu),適合用于藝術(shù)造型的建筑承重結(jié)構(gòu),也適合作為建筑外立面的自承重裝飾性或功能性構(gòu)件、幕墻、屋面等,開辟了建筑設(shè)計巨大的想象與發(fā)揮空間(見圖11.7和圖11.8),這方面的工程實例現(xiàn)在快速增多。此外,用UHPC制作家具、雕塑或藝術(shù)作品等,別具特色,見圖11.19。11.5uhpc結(jié)構(gòu)體系韓國建筑技術(shù)研究院(KoreaInstituteofConstructionTechnology,簡稱KICT)從2007年開始,開展了為期6年、總預(yù)算達(dá)1100萬美元(約合7000萬元人民幣)的UHPC研究項目—SuperBridge200。研究的主要目標(biāo)為:使斜拉橋的建造成本和保養(yǎng)維護(hù)成本分別降低20%,主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作壽命達(dá)200年。研究的主要內(nèi)容為:(1)改善UHPC性能;(2)設(shè)計UHPC結(jié)構(gòu),例如梁、板等;(3)輕質(zhì)、耐久橋面板;(4)跨徑200m~800m的UHPC斜拉橋系統(tǒng)。該項目的目標(biāo)明確,研究內(nèi)容系統(tǒng)深入。在改善UHPC性能和降低UHPC成本方面,著重研究提高纖維效率。采用兩種長度混雜鋼纖維(df=0.2mm,lf=19.5mm和16.3mm),體積摻量2%(兩種長度各1%體積),使UHPC的單軸抗拉強(qiáng)度達(dá)到17MPa的高水平,UHPC的材料成本則大幅度降低(比他們第一代UHPC成本降低70%,力學(xué)性能還有所提高)。為UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計和建立本構(gòu)關(guān)系,開展了大量的結(jié)構(gòu)性能試驗,包括無鋼筋、有鋼筋和預(yù)應(yīng)力梁的抗彎、抗剪、抗扭等性能,板的抗沖剪性能,箍筋的抗剪作用,等等。在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,2008年起草了UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工指南,每年再根據(jù)新的研究結(jié)果進(jìn)行修改和完善。針對斜拉橋,設(shè)計、試驗和優(yōu)化了肋板結(jié)構(gòu)的UHPC橋面板,以及預(yù)應(yīng)力邊梁(edgegirder)結(jié)構(gòu)的斜拉橋UHPC梁板結(jié)構(gòu)體系(見圖11.20),大幅度降低斜拉橋上部結(jié)構(gòu)的重量。為了驗證這種邊梁結(jié)構(gòu)橋梁的可施工性,在KICT院內(nèi)實驗性建造UHPC邊梁結(jié)構(gòu)的人行斜拉橋。與C40普通混凝土梁板體系相比,C180UHPC梁板的重量減小了40%,見圖11.21。造價分析表明,與韓國已建成跨徑200m~800m的斜拉橋相比,采用UHPC邊梁結(jié)構(gòu)體系,造價可以降低23%~35%。耐久性則是UHPC結(jié)構(gòu)的另一很大優(yōu)勢。至今,韓國已經(jīng)針對實際工程設(shè)計了兩個UHPC梁板結(jié)構(gòu)的斜拉橋,其中Jobal橋為兩個跨徑200m的斜拉橋,見圖11.21。設(shè)計方案正在等待業(yè)主批準(zhǔn),有可能會成為世界上第一個UHPC斜拉橋。11.6正在開發(fā)的新應(yīng)用11.6.uhpc樁承載力分析美國開展了H型預(yù)應(yīng)力UHPC樁的研究,并與H型鋼樁進(jìn)行性能對比。采用同樣打樁設(shè)備錘擊打入H型UHPC樁和鋼樁。打入就位后,UHPC樁樁頭狀態(tài)完好,鋼樁頭部則有變形(見圖11.22)。打入后UHPC樁內(nèi)埋設(shè)的應(yīng)變計八成多還能工作,顯示內(nèi)部應(yīng)變在打樁前后幾乎沒有變化,并且UHPC樁內(nèi)的殘留應(yīng)力很小。承載力測試顯示,UHPC樁的軸向承載能力比同外形尺寸鋼樁高86%,這可能因為UHPC樁的截面尺寸較大,提高了樁端的承載力。這意味,對于同樣的樁基礎(chǔ),使用UHPC樁,需要樁的數(shù)量可以減少,可能能夠降低樁基礎(chǔ)整體的造價。UHPC樁的高耐久性,則是上部結(jié)構(gòu)長工作壽命的基礎(chǔ)。因此,在打樁施工、樁性能、樁基造價和耐久性幾個方面,UHPC樁均比較有競爭力。11.6.uhpc鉆頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)用德國研究用UHPC制作鉆孔樁的鉆孔鉆頭,見圖11.23。實際的工程應(yīng)用顯示,UHPC鉆頭的技術(shù)性能與鋼制鉆頭相同。UHPC鉆頭成型制造相對容易,成本低于目前使用的鋼制鉆頭。11.6.鋼筋混凝土柱在滿足結(jié)構(gòu)可靠度要求的前提下,從美觀和節(jié)省空間兩方面,均希望建筑物中立柱的截面尺寸盡可能小。離心成型的C95~C115高強(qiáng)鋼筋混凝土柱,因為細(xì)長美觀以及可以達(dá)到的耐火等級,得到建筑師喜愛和應(yīng)用,見圖11.24。使用UHPC,離心法成型鋼筋混凝土柱,力學(xué)性能可以提高到一個新水平(見圖11.25)。德國正在進(jìn)行這方面研究。采用現(xiàn)有設(shè)備就能夠成型UHPC柱,不熱養(yǎng)護(hù)、無纖維的離心UHPC,強(qiáng)度可以達(dá)到172MPa(取芯強(qiáng)度)。試驗測試表明,高強(qiáng)鋼筋增強(qiáng)UHPC柱的承載能力,與相同截面的鋼-復(fù)合柱(鋼管混凝土柱)相近。11.6.聚合物混凝土和石材制造的基座性能高精度機(jī)床和生產(chǎn)設(shè)備需要整體的重基座,起到振動阻尼作用,保證生產(chǎn)加工的精度(見圖11.26)。目前,聚合物混凝土和石材制造的基座性能最好。測試顯示,UHPC基座的振動阻尼性能與聚合物混凝土和石材相似,有發(fā)展前途,但還需要解決生產(chǎn)成型中的一些技術(shù)問題,保證UHPC基座無裂縫、高尺寸精度和高體積穩(wěn)定性(熱養(yǎng)護(hù)后可以穩(wěn)定)。11.6.xx溫度穩(wěn)定的墻板xps德國正在研究一種新型保溫墻板,由UHPC薄板作為面板、擠塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)作為保溫芯層,三層構(gòu)成的“三明治”保溫墻板(見圖11.27)。預(yù)計這種結(jié)構(gòu)的墻板非常輕質(zhì)和高效保溫,因為UHPC超高強(qiáng)度和韌性有助于降低面板重量,XPS則是高效隔熱材料。目前,這種墻板還處于性能研究和設(shè)計優(yōu)化階段。11.6.uhpc路面修復(fù)方法美國的一種路面修復(fù)方法為“Whitetopping”(白色罩面),是直接在破損的瀝青或水泥混凝土路面上,鋪設(shè)一層厚度150mm~250mm的普通混凝土層(瀝青混凝土稱作“黑色”,水泥混凝土稱作“白色”)。借鑒這種路面修復(fù)方法,德國嘗試用UHPC薄層(120mm~150mm)作為白色罩面(見圖11.28),期望使修復(fù)后路面具有更高承載能力和更長壽命,同時修復(fù)成本不明顯增加。試驗性鋪設(shè)顯示,使用0.22水膠比、440kg/m3水泥(CEMIII/A)、1%體積鋼纖維和大用量間斷級配的粗骨料,可以達(dá)到的性能為:抗壓強(qiáng)度>150MPa,抗彎強(qiáng)度>15MPa,彈性模量60GPa,毛細(xì)孔體積<1%。這樣的低成本UHPC,工作性可調(diào)整和適應(yīng)傳統(tǒng)混凝土路面攤鋪機(jī),硬化性能則奠定了高耐久、長壽命路面的材料基礎(chǔ)。該項研究還在繼續(xù),進(jìn)一步優(yōu)化UHPC配制和薄層攤鋪工藝。預(yù)計UHPC薄層罩面修復(fù)路面的成本,比傳統(tǒng)混凝土白色罩面只是略微高一些。11.6.增強(qiáng)uhpc的試驗材料法國高交通流量的公路設(shè)計壽命為三十年,實際壽命一般會更長,但是路面耐磨層壽命只有7~10年。耐磨層損壞或抗滑性能不足,需要周期性進(jìn)行維修或重新鋪設(shè),嚴(yán)重干擾公路交通網(wǎng)的運行。法國開展了系列研究,尋找更好的材料和解決方案。經(jīng)過多種材料、多方面性能研究對比,確定了兩種性能較好的材料和方案:·HPCM(High-PerformanceCementitiousMaterials,高性能水泥基材料):用UHPC(含3%體積鋼纖維)作為厚約8mm的粘結(jié)層,粘結(jié)一層暴露出表面的燒結(jié)鋁礬土破碎顆粒層,形成高強(qiáng)高耐磨面層;·GFRUHPC(GroovedFibre-ReinforcedUltra-HighPerformanceConcrete,切槽纖維增強(qiáng)UHPC):先鋪設(shè)厚度不小于19mm的UHPC(含2.5%~3%體積鋼纖維)面層,硬化后沿道路縱向切割溝槽(溝槽中心間距10mm、寬4.5mm、深3mm,見圖11.29)作為長壽命耐磨層。HPCM材料和方案的優(yōu)點是初始摩擦系數(shù)高且維持時間長,缺點是導(dǎo)致車輪行駛噪音大,鋪設(shè)鋁礬土顆粒的嵌入深度、平整度較難控制,施工難度大。GFRUHPC材料和方案,初始摩擦系數(shù)和噪音水平略高于瀝青混凝土面層,但GFRUHPC的摩擦系數(shù)會隨摩擦拋光次數(shù)的增加而增大,并能長期維持(見圖11.30),施工質(zhì)量則較容易控制,應(yīng)用前景較好。2011年法國鋪設(shè)了這兩種耐磨層的公路試驗段各75m,檢驗實際的長期使用效果。此外,HPCM和GFRUHPC均為水泥基材料,可以添加鈦白粉(TiO2粉),使路面利用TiO2的光催化作用分解有害氣體NOx。試驗測試顯示,含TiO2粉的GFRUHPC,降低NOx凈化空氣效果最好。11.6.uhpc高耐久性復(fù)合結(jié)構(gòu)預(yù)制UHPC薄板或需要形狀的薄壁構(gòu)件,作為澆筑混凝土梁、板、柱或其它結(jié)構(gòu)的永久性模板,形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)既可以利用UHPC高抗拉強(qiáng)度或抗裂能力,又可以利用UHPC的高耐久性保護(hù)結(jié)構(gòu),特別適合于高腐蝕性環(huán)境。歐洲、日本、韓國、中國等,在進(jìn)行這方面研究。11.7uhpc概況從查閱到的文獻(xiàn)來看,中國第一次UHPC工程應(yīng)用,是2005年在沈陽用C140的UHPC(RPC)預(yù)制工業(yè)廠房的梁板,其中梁84片,樓板245塊,UHPC總用量327m3。在遷曹鐵路和薊港鐵路工程中,用UHPC制作低高度跨徑20m~32m后張預(yù)應(yīng)力T型梁。遷曹鐵路生產(chǎn)了12片跨徑20m的RPC梁,隨梁蒸汽養(yǎng)護(hù)、然后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件,2d平均抗壓強(qiáng)度92.7MPa,28d強(qiáng)度在123MPa~128MPa范圍。2009年在清華大學(xué)的指導(dǎo)下,南京一軌道交通工程進(jìn)行了一次現(xiàn)場澆筑薄層UHPC的施工。在商品混凝土攪拌站生產(chǎn),共澆筑50多m3自流平UHPC,覆蓋濕麻袋,常溫養(yǎng)護(hù),強(qiáng)度超過100MPa,并且表面光潔,沒有裂縫。2006年10月,鐵道部頒布《客運專線活性粉末混凝土(RPC)材料人行道擋板、蓋板暫行技術(shù)條件》。這種RPC蓋板在鄭西、京滬、哈大高鐵等多個鐵路項目上應(yīng)用,京滬高鐵可能是世界上至今“UHPC”用量最大的單一項目。2009年鐵道部工程管理中心編制了《活性粉末混凝土構(gòu)件施工要點手冊》,將活性粉末混凝土分為5個強(qiáng)度等級(類型),性能要求見表11.2。柳州歐維姆公司成功地應(yīng)用UHPC制造預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)使用產(chǎn)品—防落梁裝置的偏向器和錨墊板,替代鑄鐵或鑄鋼件,不僅能滿足技術(shù)性能要求和降低成本,UHPC的高電阻率、高耐久性還提高了對預(yù)應(yīng)力鋼筋的保護(hù)(見圖11.31)。熱養(yǎng)護(hù)(90oC熱水養(yǎng)護(hù)48小時+200oC~300oC常壓高溫“干熱”養(yǎng)護(hù)8小時)UHPC試件(40mm×40mm×160mm),抗壓與抗折強(qiáng)度分別達(dá)到325MPa和54MPa;自然養(yǎng)護(hù)試件30d抗壓與抗折強(qiáng)度分別為187MPa和35MPa。12uhpc工程材料的價值、潛力和可持續(xù)發(fā)展12.1uhpc作為一種材料的性能優(yōu)勢12.1.從強(qiáng)度/質(zhì)量比比剛度的影響來分析從表觀密度比較,UHPC稍高于高強(qiáng)和高性能混凝土(HSC/HPC),UHPC似乎不能算是“輕質(zhì)材料”。然而,在力學(xué)性能方面,UHPC大幅度超越了HSC/HPC。從強(qiáng)度/質(zhì)量比(比強(qiáng)度)和剛度/質(zhì)量比(比剛度)的比較(參考文章之一表2.2),以及可建造的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)來分析對比,UHPC理應(yīng)歸入“輕質(zhì)高強(qiáng)”材料。UHPC開創(chuàng)“細(xì)、薄、巧、輕”的混凝土結(jié)構(gòu),徹底告別了“肥梁胖柱”。在耐久性方面,UHPC也比HPC有了長足進(jìn)步(參考文章之三表9.1)。從理論上和目前試驗結(jié)果分析,在大多數(shù)惡劣自然環(huán)境中,UHPC的結(jié)構(gòu)壽命預(yù)期比HPC結(jié)構(gòu)壽命高2倍以上。在海洋環(huán)境中,UHPC結(jié)構(gòu)的工作壽命超過200年是完全可能的。12.1.高等級建筑材料的耐久性和壽命在強(qiáng)度/質(zhì)量比和剛度/質(zhì)量比方面,鋼筋增強(qiáng)UHPC(CRC或HRUHPC)梁能夠達(dá)到了鋼梁水平(參考文章之一表2.2)。在耐久性與耐火性能方面,UHPC則具有顯著優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到的壽命,最有力的證明就是1889年建成的埃菲爾鐵塔,至今仍然是巴黎的地標(biāo)和驕傲。然而,埃菲爾鐵塔到目前124年壽命,是依靠高昂的維護(hù)保養(yǎng)費用維持—約每7年涂刷一遍防銹漆,至今已涂刷19遍。2009~2010年進(jìn)行第19次防銹涂裝,鐵塔25萬m2表面使用了60噸防銹涂料,25名油漆工歷時18個月完成,總耗資400萬歐元(約3600萬元人民幣),相當(dāng)于鐵塔每年的防銹費用500萬元人民幣。另外,該塔的材質(zhì)是熟鐵,如果是鋼材,保養(yǎng)維護(hù)費用會更高。對于HPC和UHPC結(jié)構(gòu),定義的工作壽命是指:不需要維修、加固或更換,HPC和UHPC結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到的壽命。因此,UHPC結(jié)構(gòu)不僅工作壽命長,壽命期內(nèi)的保養(yǎng)維護(hù)費用也非常低廉,保養(yǎng)維護(hù)工作主要是定期的清潔和結(jié)構(gòu)狀況檢查。對于建筑,特別是高層建筑,鋼結(jié)構(gòu)的高溫軟化是一個致命缺點,需要外包層或屏蔽層防火。采取適當(dāng)技術(shù)措施,如摻加一定量聚丙烯纖維、選用適宜骨料等(參考文章之三第8章),UHPC結(jié)構(gòu)自身就能夠達(dá)到足夠的耐火等級或耐火時間。UHPC還擁有一些獨特性能,如抗爆、抗沖擊、耐磨等性能,超越了其它所有的工程材料。12.2混凝土uhpc碳濃度指數(shù)cics“節(jié)能減排”是現(xiàn)在社會可持續(xù)發(fā)展的主題。水泥生產(chǎn)的二氧化碳排放量,約占世界總排放量的5%。近年來,水泥工業(yè)雖然努力減排,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能抵消水泥產(chǎn)量快速增長而增加的碳排放。發(fā)展中國家的水泥需求和產(chǎn)量還會持續(xù)增長,預(yù)計在2005~2050年期間,水泥生產(chǎn)的碳排放會再增長2.5倍。提高水泥特別是熟料的使用效率,以及降低混凝土的水泥用量和需求量,是水泥和混凝土工業(yè)節(jié)能減排的重要手段之一。B.L.Damineli等提出了衡量水泥使用的兩個生態(tài)效率指標(biāo):膠凝材料濃度指數(shù)bi(binderintensity)和碳濃度指數(shù)ci(CO2intensity)。bi=b/p,ci=c/p,p表示混凝土達(dá)到的性能,b為單位體積混凝土的膠凝材料用量(kg/m3),c為單位體積混凝土原材料生產(chǎn)運輸產(chǎn)生的CO2排放量(kg/m3)?；炷列阅躳一般采用28d標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度(MPa),指數(shù)bics(cscompressivestrength,代表抗壓強(qiáng)度)表達(dá)“每產(chǎn)生1MPa抗壓強(qiáng)度的膠凝材料用量”;指數(shù)cics則表達(dá)“每產(chǎn)生1MPa抗壓強(qiáng)度的碳排放量”。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,在中低強(qiáng)度范圍(50MPa以下),bics指數(shù)一般在10~20kg/m3·MPa范圍,隨混凝土強(qiáng)度增大而趨于降低;在高強(qiáng)范圍(60MPa以上),bics指數(shù)趨向于5kg/m3·MPa水平,見圖12.1a。同樣,cics指數(shù)一般在1.5~15kg/m3·MPa范圍,隨混凝土強(qiáng)度增大也呈下降趨勢,見圖12.1b。使用當(dāng)?shù)卦牧蠝p少運輸,降低水泥用量、熟料用量或使用較高強(qiáng)度混凝土,均有助于降低混凝土的碳排放。cics與bics沒有明顯的相關(guān)性,因此二者有可能同時達(dá)到低水平。根據(jù)文章之二表4.1的統(tǒng)計數(shù)據(jù),可以計算UHPC的膠凝材料濃度指數(shù)bics。表4.1中,無粗骨料UHPC-fi,平均水泥用量833kg/m3,平均硅灰用量為水泥的24%(即200kg/m3),平均抗壓強(qiáng)度為162MPa,得平均bics=6.4kg/m3·MPa;有粗骨料UHPC-ca,平均水泥用量715kg/m3,平均硅灰用量為水泥的22%(即157kg/m3),平均抗壓強(qiáng)度為178MPa,得平均bics=4.9kg/m3·MPa?？梢?UHPC的bics在5kg/m3·MPa左右,屬于最高效率使用膠凝材料或水泥的混凝土。碳濃度指數(shù)cics計算分析相對復(fù)雜,但從圖12.1b顯示的趨勢看,UHPC的cics也處于5kg/m3·MPa以下的低水平。原材料本地化,使用粗骨料,使用粉煤灰或礦粉替代部分水泥,等等,可有效降低UHPC的碳濃度指數(shù)。用膠凝材料濃度和碳濃度指數(shù)評價,UHPC既有利于提高水泥的使用效率,也有利于減小碳排放,屬于環(huán)境友好的工程材料。通過具體工程結(jié)構(gòu)的計算比較,可以量化體現(xiàn)UHPC的節(jié)材、節(jié)能和減排效果。圖12.2a為典型的鋼梁-鋼筋混凝土橋面板復(fù)合結(jié)構(gòu)公路橋,圖12.2b為門型梁UHPC梁板一體公路橋。兩個橋的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)不同,長度、寬度和功能完全相同。表12.1詳細(xì)分析計算了兩個橋使用材料數(shù)量、能耗和溫室氣體排放量。對比可見,UHPC橋節(jié)材體積為24%,節(jié)材重量為35%;節(jié)能54%;減少直接排放CO2和全球變暖潛能GWP(當(dāng)量CO2排放)分別達(dá)到59%和44%。上述分析證明,作為結(jié)構(gòu)工程材料,UHPC節(jié)材、節(jié)能和減排作用顯著。如果將UHPC結(jié)構(gòu)的超長使用壽命納入效能評價,UHPC的節(jié)材、節(jié)能和減排作用還會成倍增大。12.3uhpc工程UHPC作為新型工程結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用,遇到的阻礙在于需要新建立本構(gòu)關(guān)系和缺乏設(shè)計方法與規(guī)范的指導(dǎo),以及高昂的材料費用。“設(shè)計規(guī)范”的瓶頸正在逐步被突破,法國和日本已有設(shè)計指南可以作為UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù),其它國家(德國、韓國等)和國際組織(fib、ACI等)的規(guī)范或指南已經(jīng)在起草或完善階段。如今,UHPC的高材料成本是其應(yīng)用的主要障礙。在UHPC的材料成本構(gòu)成中,纖維所占的比重最大,達(dá)到UHPC總材料成本的一半以上;基體材料包括膠凝材料(水泥、硅灰等)、減水劑和骨料則屬于通用的優(yōu)質(zhì)材料,雖需要“精挑細(xì)選”成本也高,但高的有限。因此,提高纖維的增強(qiáng)增韌效率,是降低UHPC材料成本的關(guān)鍵。這方面的研究已經(jīng)有較大進(jìn)展,扭轉(zhuǎn)形鋼纖維,1%體積摻量就能實現(xiàn)UHPC單軸拉伸應(yīng)變硬化,并達(dá)到非常高抗拉強(qiáng)度和變形能力(參考文章之二6.2.2節(jié))。UHPC基體原材料的成本,也有下降的空間,例如使用優(yōu)質(zhì)天然砂代替石英砂,用礦粉、粉煤灰置換石英粉和部分水泥,用低成本超細(xì)粉煤灰或礦粉替代部分硅灰,等等。此外,現(xiàn)在UHPC應(yīng)用規(guī)模較小,也是其成本較高的原因。隨著應(yīng)用規(guī)模增大,UHPC的原材料,特別是纖維的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和充分的市場競爭,價格有望顯著降低,使UHPC的成本降低。配制、生產(chǎn)和施工技術(shù)的復(fù)雜性以及較高的成本,決定了UHPC不會是普遍適用的工程材料,而是現(xiàn)代工程材料的有益補(bǔ)充,是用于解決工程中遇到的問題或需要性能更好、更美觀的工程結(jié)構(gòu)。因此,要將UHPC用在能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢和體現(xiàn)其價值的場合,即“好鋼用在刀刃上”,這樣UHPC則可能不顯著增加乃至降低結(jié)構(gòu)或工程整體的初始造價,獲得當(dāng)時的和/或長期的效益,例如,·法國建造的節(jié)段拼裝UHPC箱型梁公路橋(參考本文11.1節(jié)和圖11.3),跨徑47.4m,取消了中間墩柱、橋面防水層和鋪裝層,材料方量降低,施工工期縮短,這些節(jié)省在很大程度上抵消了UHPC增加的材料成本。如果規(guī)?；瘧?yīng)用,預(yù)制UHPC箱梁的模板可以重復(fù)使用,則總的材料和工程建設(shè)成本有望低于傳統(tǒng)同類橋梁。UHPC橋更長的工作壽命和更低的養(yǎng)護(hù)維修費用,則降低了橋梁的壽命周期費用?！と毡居鹛餀C(jī)場的海上跑道工程使用UHPC板(參考本文11.3節(jié)),降低了上部結(jié)構(gòu)的重量,從而降低了對下部結(jié)構(gòu)承載力的要求,使下部樁基結(jié)構(gòu)造價降低。另外,UHPC的高耐久性或長工作壽命,則降低了長期的維護(hù)維修費用?！と毡镜谝粋€UHPC鐵路橋-Kayogawa橋,采用UHPC的主要因素是工程造價。該工程是因為河道改善需要拆除和更換原先的一個小型鋼箱梁鐵路橋(跨徑9.6m、梁高695mm)。新橋跨徑為舊橋的1.65倍,從保養(yǎng)維護(hù)方面考慮,新橋采用混凝土材料,對比的方案為傳統(tǒng)混凝土和UHPC的U形結(jié)構(gòu)梁,見圖12.3。該工程的特殊性在于:為保證河流的排洪能力,新橋的梁底高度被限制,而U形梁底板的上表面高度又受到現(xiàn)有鐵路軌道的限制,因此給予U形梁底板的凈空高度只有250mm。采用傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu),U形梁底板厚度需要390mm(見圖12.3b),這樣就必須抬高沿線軌道高度,擴(kuò)大工程規(guī)模和增加工程造價。使用UHPC,則工程限于橋梁,總成本相對低。結(jié)構(gòu)性能分析與橋梁建成后的測試結(jié)果,確認(rèn)該UHPC橋(圖12.3a)安全且設(shè)計合理?！ろn國研究使用UHPC制造斜拉橋的梁板(參考本文11.5節(jié)),預(yù)期使橋梁整體造價降低20%以上,同時可實現(xiàn)超長的結(jié)構(gòu)工作壽命。·瑞士研發(fā)的用現(xiàn)澆UHPC維修橋面板方法(參考本文11.2節(jié)),施工總成本比傳統(tǒng)維修方法高約12%。取消了傳統(tǒng)的防水層和使用薄層(30mm)UHPC,是使成本增加不多的原因。然而,增加的12%成本也有所得,包括:維修對橋梁的保護(hù)時間預(yù)期提高2倍以上(與傳統(tǒng)方法相比);維修施工周期從三個月減小到一個月,縮短了對交通干擾的時間?！っ绹鴮HPC樁的研究分析表明,H型UHPC樁的承載能力高于同外形尺寸的H型鋼樁,替代鋼樁可以減少樁的數(shù)量,有望降低樁基礎(chǔ)整體的造價,并且UHPC樁的耐久性和壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越鋼樁(參考本文11.6.1節(jié))?！HPC作為抗沖擊和耐磨材料,在水利水電、路面、工業(yè)物料輸送系統(tǒng)等中應(yīng)用,可以較大幅度提高使用壽命,減少維修頻率,有可能顯著地節(jié)省相關(guān)費用?！び肬HPC替代鑄鐵、鑄鋼等材料,制造耐磨件、鉆孔樁鉆頭、預(yù)應(yīng)力錨具等,可以降低制造成本,還可能改善產(chǎn)品性能。另外,有些工程或產(chǎn)品應(yīng)用,只有UHPC能夠提供有效解決方案,最能凸顯UHPC的價值。例如,防爆門、防爆屋面等,既需要輕質(zhì)又需要高抗爆性能,以及需要超高抗爆性能的軍事或重要工程的掩體,UHPC是最佳選擇。美國研究應(yīng)用預(yù)制門型(π型)UHPC梁板一體橋梁上部結(jié)構(gòu),用于更換有缺陷橋梁上部結(jié)構(gòu)和橋面板。在交通飽和的公路上,期望橋的梁、板更換施工一夜間完成,最大限度地縮短橋梁關(guān)閉時間。目前,只有UHPC梁板的同步安裝,以及接口UHPC灌注連接,才可能如此快速完成