2016年10月 超高性能混凝土制備、性能及應用

1、,超高性能混凝土制備、性能及應用,概述,配制技術,耐久性能,力學性能,目 錄,微觀結(jié)構(gòu),工程應用,發(fā)展趨勢,1、定義,一、概述,超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，簡稱UHPC），一般需摻入鋼纖維或聚合物纖維，也被稱為超高性能纖維增強混凝土（UHPFRC）。UHPC以超高的強度、韌性和耐久性為特征，成為實現(xiàn)水泥基材料性能大跨越的新體系。 UHPC不同于傳統(tǒng)的高強混凝土（HSC）和鋼纖維混凝土（SFRC）,也不是傳統(tǒng)意義的高性能混凝土（HPC）的高強化改性，而是性能指標明確、具有新本構(gòu)關系和結(jié)構(gòu)壽命的水泥基結(jié)構(gòu)工程材料。 “超高性能”表征的是同時具有超

2、高強度、高韌性、低滲透性和高體積穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。較具有代表性的定義和需要具備的特征如下：,1、定義,一、概述,是一種組成材料顆粒的級配達到最佳的水泥基復合材料； 水膠比0.25，含有較高比例的微細短鋼纖維增強材料； 抗壓強度150MPa，具有受拉狀態(tài)的韌性，開裂后仍保持抗拉強度不低于5MPa（法國規(guī)定7MPa）； 內(nèi)部具有不連通孔結(jié)構(gòu)，有很高抵抗氣、液體侵入的能力，與傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土相比，耐久性可大幅度提高。 “活性粉末混凝土”（RPC，Reactive Powder Concrete）， 是法國Bouygues建筑公司的一項專利產(chǎn)品，因廣泛傳播引起關注，RPC一度成為超高性能混凝土

3、的代名詞。而“UHPC”名稱能更好地表達這種水泥基材料或混凝土在全面性能上的跨越式進步，逐步被廣泛接受和采用。 商品化的UHPC產(chǎn)品均為專利配方產(chǎn)品，有獨立的名稱或商標，如：丹麥的Densit ，法國的RPC 、Ductal、BSI 、CEMTEC 、BCV 等等。,2、發(fā)展歷程,一、概述,20世紀70年代高效減水劑的開發(fā)和90年代優(yōu)質(zhì)活性礦物細粉、超細粉（硅灰、沸石粉等）的應用，使水膠比降低，混凝土結(jié)構(gòu)密實，強度大大提高。 水泥材料高強化發(fā)展的兩個模型： 宏觀無缺陷水泥基材料（MDF），1979年英國化學公司和牛津大學研制成功MDF，抗壓強度高達300MPa，抗彎強度150MPa，彈模50G

4、Pa，配比及工藝如下： 90%99%硅酸鹽水泥或鋁酸鹽水泥；4%7%聚合物樹脂；水膠比0.2；攪拌時強力拌和；成型時采用熱蒸壓工藝，使基體內(nèi)無大孔隙。 缺點：需要輥壓或擠壓成型；材料對水敏感，水分侵入后，體積膨脹，強度下降。,2、發(fā)展歷程,一、概述,高致密水泥基材料（DSP），采用高效減水劑和硅灰，摻加超硬度骨料，用充分分散的超細顆粒硅灰（0.5nm0.5m）填充在水泥顆粒堆積體系（ 0.5100m）的空隙中，實現(xiàn)顆粒堆積致密化，同時采用壓制密實成型工藝（強制式拌合，高頻振搗和振動加壓成型），可通過添加纖維增加韌性。 缺點：工作性差、易開裂、造價高、內(nèi)部干燥產(chǎn)生的自收縮很大，以至于凈漿漿體會自

5、行開裂。,一、概述,DSP理論奠定了UHPC的理論基礎,第一個DSP體系UHPC的組成和強度發(fā)展,水泥凈漿、超塑化水泥凈漿和DSP體系的密實度圖解,2、發(fā)展歷程,超細顆粒硅灰填充在水泥顆粒之間的空隙中，提高了固體顆粒堆積密實度，并在高效減水劑的作用下，使DSP漿體的水膠比降低到0.150.19水平。,2、發(fā)展歷程,一、概述,活性粉末混凝土（RPC） 1993年，法國皮埃爾理查德研究小組通過模仿“DSP材料”，按照最緊密堆積理論，剔除粗集料，使用最大粒徑約為0.6mm的石英砂作為集料，摻入適量鋼短纖維和活性摻合料，配以成型施壓、熱處理養(yǎng)護等制備方法，成功地研制出了高韌性、高強度、耐久性優(yōu)良和體積

6、穩(wěn)定性好的活性粉末混凝土RPC。 典型的鋼纖維長13mm，直徑0.15mm，最大摻量2.5%。 3d強度： 90 熱水養(yǎng)護200MPa；400 養(yǎng)護800MPa。,2、發(fā)展歷程,一、概述,密實增強復合材料（CRC） 丹麥研究人員Bache在DSP材料的基礎上，采用長6mm，直徑0.15mm，摻量5-10%的鋼纖維，同時配以鋼筋制備而成。 缺點：鋼纖維摻量高，成本大大增加，適用于有特殊要求的結(jié)構(gòu)，如：抗沖擊性能或很高的力學性能等。 灌漿纖維混凝土（SIFCON） 在模板內(nèi)先放置鋼纖維，然后在纖維空隙灌注水泥砂漿，纖維摻量達到12-13%，幾乎10倍于普通鋼纖維混凝土?？箟簭姸?、抗拉強度可以達到1

7、20MPa和40MPa，可用于道路面板及其維修。 優(yōu)點：破壞時具有很高的應變； 缺點：纖維分布不均勻，難以使鋼纖維形成三維堆積。,一、概述,1999年清華大學覃維祖教授最早將RPC引入中國。 近年來，北京交通大學、湖南大學、東南大學等高等院校相繼開展研究，取得了系列成果。 經(jīng)過35年發(fā)展，UHPC到了一個可以實際應用的水平，其抗壓強度150200MPa，幾乎等同于鋼材，抗拉強度可超過15MPa，彎曲抗拉強度達到50MPa，并且在普通養(yǎng)護條件也可制備出滿足性能要求的UHPC，并在高鐵電纜槽蓋板、橋梁、高層建筑、海洋工程等結(jié)構(gòu)中開始得到應用。,2、發(fā)展歷程,一、概述,3、配制與性能,RPC典型組成

8、、配合比和性能,一、概述,傳統(tǒng)混凝土與UHPC的抗壓強度范圍,3、配制與性能,UHPC單軸壓縮應力、應變曲線,抗壓性能,OC/HSC-普通/高強混凝土,一、概述,FRC/HSFRC-普通/高強纖維混凝土，ECC-高延性水泥基復合材料,3、配制與性能,UHPC單軸拉伸應力、應變曲線,抗拉性能,鋼筋增強UHPCCRC的抗彎承載能力接近鋼梁承載力水平，抗彎行為相似。,一、概述,3、配制與性能,HPC、UHPC、鋼筋增強UHPC和高韌性鋼材的性能對比,一、概述,3、配制與性能,UHPC滲透性、耐久性平均指標，以及與HPC、OC對比,4、標準規(guī)范,一、概述,（1）法國 2002年，發(fā)布了第一部UHPC設

9、計指南Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete - Interim Recommendations 超高性能纖維增強型混凝土臨時建議，并于2013年發(fā)布修訂版建議。由于缺少相應設計方法，這部“準標準”也被法國以外地區(qū)廣泛采用。 （2）瑞士 2015年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）發(fā)布了Swiss Standard SIA 2052 UHPFRC SIA 2052 UHPFRC瑞士標準設計規(guī)范。,4、標準規(guī)范,一、概述,法國三種UHPC材料性能參考值,4、標準規(guī)范,一、概述,（3）德國 德國從2004年到2016年，UHPC國際研討會每

10、4年開一次，UHPC的綜合研究與歐洲規(guī)范 （DFG SSP 1182）都正在編制。 德國鋼筋混凝土協(xié)會（DAfStb）2003/2008年出版UHPC最新進展報告Sachstandsbericht-U ltrahochfester Beton，詳細總結(jié)了UHPC材料性能、設計與施工方法，作為過渡性UHPC設計施工指南。 fib（國際結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會）的規(guī)范Model Code 2010，已經(jīng)將纖維混凝土強度等級擴展到C200。現(xiàn)在，fib的TG8.6工作組（Task Group）正在編制UHPFRC設計指南。,4、標準規(guī)范,一、概述,（4）日本 2004年成功發(fā)布UHPFRC設計與施工建議（暫定

11、），建議成功地應用到了羽田機場跑道的擴建工程中，這是迄今為止最大規(guī)模的UHPC應用。 2004年日本土木工程學會（JSCE）頒布了超高強纖維增強混凝土結(jié)構(gòu)設計施工指南（草案），2006年出了英文版本。,4、標準規(guī)范,一、概述,（5）韓國 韓國在2008年制定了K-UHPC Design Guidelines (1st Draft) K-UHPC設計指南（暫定），并在韓國混凝土協(xié)會（KCI）的協(xié)助下，于2012年發(fā)布K-UHPC Design Guidelines K-UHPC設計指南。 （6）美國 2015年，美國混凝土協(xié)會（ACI）成立了專注于UHPC的ACI239C委員會，負責編制UHPC

12、設計指南。同時相關的ASTM標準工作正在進行。除此之外，美國聯(lián)邦公路管理署（FHWA）出版系列UHPC技術文獻，作為UHPC橋梁設計與發(fā)展的基礎性技術文件。 （7）加拿大 2015年，加拿大標準協(xié)會（CSA）成立了UHPC工作組，負責編制設計規(guī)程。,一、概述,（8）中國標準- GB/T 31387-2015 活性粉末混凝土 對RPC的定義、等級分類、性能、材料要求、拌和、養(yǎng)護、檢驗等進行了規(guī)定。將RPC混凝土按照力學性能分為RPC100，RPC120，RPC140，RPC160，RPC180五個等級,同時對抗凍性、抗氯離子滲透性和抗硫酸鹽侵蝕作出了規(guī)定。,4、標準規(guī)范,一、概述,4、標準規(guī)范,

13、摻加有機合成纖維時，其摻量不宜大于1.5kg/m3，硅灰用量不宜小于膠凝材料用量的10%，水泥用量不宜小于膠凝材料用量的50%。,一、概述,（9）中國標準-鐵道部標準客運專線RPC材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件,4、標準規(guī)范,構(gòu)件設計：人行道擋板、蓋板： 抗壓極限強度：fc=130MPa 抗拉極限強度：Ec=48GPa 保護層厚度：t10mm 連接鋼筋錨固長度：L4d,一、概述,（10）中國標準-超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗 清華大學與建材協(xié)會牽頭的超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗正在制定中。,4、標準規(guī)范,抗拉性能等級,抗壓強度等級,抗折強度等級,滲透性等級,一、概述,4、標準規(guī)范

14、,硬化超高性能混凝土的基本技術指標,一、概述,（11）地方標準 湖南大學在超高性能混凝土輕型組合橋面結(jié)構(gòu)方面編寫了兩部地方標準，如下：,4、標準規(guī)范,5、存在問題,一、概述,需要建立可靠的UHPC本構(gòu)關系，包括UHPC在各種結(jié)構(gòu)上的性能、結(jié)構(gòu)是否配筋或配筋方法、預應力技術、結(jié)構(gòu)設計與驗證方法。 材料成本較高，纖維是增大成本的主要因素，需要努力提高纖維的抗拉增強增韌效率，降低纖維用量和UHPC結(jié)構(gòu)造價，鋼纖維在這方面還有較大提高空間。 長期性能還有很多需要深入的研究。,配制技術,耐久性能,力學性能,目 錄,微觀結(jié)構(gòu),工程應用,發(fā)展趨勢,概述,設計理論,二、配制技術,最緊密堆積理論：細顆粒填充在粗

15、顆粒之間的空隙，更細顆粒填充在細顆粒之間的空隙，逐級向下，達到最大密度。,顆粒粒徑分布,優(yōu)化混合粒徑分布達到理論最大堆積密度,設計理論,二、配制技術,基于Andreasen方程編制的EMMA軟件，可根據(jù)原材料顆粒粒徑分布，計算出最優(yōu)的材料組成比例，使其達到理論上的最大堆積密度。 在不考慮鋼纖維的加入時，根據(jù)成型后容重將其換算為單方材料用量。水膠比為0.18，膠材用量為874kg/m3，集料用量1436kg/m3，膠砂比1:1.64，硅灰占膠材用量的30%。,材料粒徑測試,計算機分析得出組成比例,設計理論,二、配制技術,由于UHPC還需要添加一定量的鋼纖維，因此模擬配比需根據(jù)其工作性做進一步的調(diào)

16、整。根據(jù)目前國內(nèi)外大多數(shù)學者的研究，加入鋼纖維后的UHPC，膠砂比一般在1:11:1.1之間，硅灰摻量占膠材用量的20%-30%。調(diào)整后配比見下圖，膠砂比1:1，硅灰摻量占膠材用量的22%。,原材料,（1）水泥 品質(zhì)穩(wěn)定、強度等級不低于42.5低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥，水泥熟料中C3A含量不應大于8%，其性能應符合GB 175-1999規(guī)定，不得使用其他品種水泥客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件； 對于結(jié)構(gòu)用混凝土，可使用42.5以上礦渣硅酸鹽水泥，對于快速修補或加固用混凝土，可使用滿足硫鋁酸鹽水泥（GB 20472-2006）標準要求的快硬硫鋁酸鹽水泥

17、超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗； 應使用與外加劑適應性強的水泥。,二、配制技術,原材料,（2）硅灰 硅灰（Silica Fume，簡稱SF）也被稱為微硅粉或凝聚硅灰，是從硅鐵合金或金屬硅冶煉的煙塵中回收的粉末，外觀顏色為灰白色或者白色，主要成分為非晶態(tài)SiO2，含量一般在80%95%，粒徑一般小于 0.1m，有很高的火山灰活性。 硅灰極細的顆粒形態(tài)使其可填充孔隙（填充效應），使得漿體結(jié)構(gòu)更密實；含量很高的非晶態(tài)SiO2與水泥水化生成的Ca(OH)2發(fā)生反應，增加水化硅酸鈣CSH凝膠量（火山灰效應），加強漿體與骨料間的界面粘結(jié)，此外在80-90熱養(yǎng)護中有助于UHPC生成額外具有強度的水化相；

18、球形形態(tài)良好，與水泥顆粒存在靜電斥力作用，可以產(chǎn)“滾珠”作用，對混凝土拌合物有良好的增塑作用。,二、配制技術,基體中硅灰顆粒,硅灰顆粒,原材料,（2）硅灰 硅灰應符合GB/T 27690的規(guī)定GB/T 31387-2015活性粉末混凝土； 宜使用滿足礦物摻合料應用技術規(guī)范（GB/T 51003-2014）要求的硅灰超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗。,二、配制技術,（3）石灰石粉 石灰石粉的低強度不適合UHPC，并會造成UHPC更加粘稠； 不得采用磨細石灰石粉超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗。,原材料,（4）?；郀t礦渣 礦渣微粉作為混凝土和水泥制品的摻合料，具有改善各種性能的優(yōu)點： 可大幅

19、度提高水泥混凝土強度，能配制出超高強水泥混凝土； 可有效抑制水泥混凝土堿骨料反應，顯著提高水泥混凝土抗堿骨料反應性能； 可有效提高水泥混凝土抗海水浸蝕性能，特別適用于抗海水工程； 可顯著減少水泥混凝土泌水量，改善混凝土和易性； 可顯著提高水泥混凝土致密性，改善水泥混凝土抗?jié)B性；,二、配制技術,原材料,（4）粒化高爐礦渣 粒化高爐礦渣粉磨得越細，其活性越高，早期產(chǎn)生的水化熱越大，并且早期的自收縮隨礦渣摻量的增加而增大，因此摻入UHPC中的磨細礦渣的比表面積不宜過細，一般以不超過4000cm2/g為宜； ?；郀t礦渣粉應符合GB/T 18046的規(guī)定，宜采用S95及以上等級的粒化高爐礦渣粉GB/T

20、 31387-2015活性粉末混凝土和超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗；,二、配制技術,原材料,（5）粉煤灰 粉煤灰特有的空心球形態(tài)可節(jié)約大量水泥和細骨料，并具有以下有點： 減少用水量； 改善和易性； 增強可泵性； 減少徐變； 減少水化熱和熱能膨脹性； 提高抗?jié)B能力； 增加修飾性。,二、配制技術,原材料,（5）粉煤灰 含碳量高的粉煤灰需水量大，對混凝土的流變性、強度和變形都有不利的影響，因此用于UHPC中的粉煤灰的燒失量以小于3%為宜； 粉煤灰應符合GB/T 1596的規(guī)定，宜采用級粉煤灰GB/T 31387-2015活性粉末混凝土； 宜采用滿足礦物摻合料應用技術規(guī)范（GB/T 51003-

21、2014）要求的II級及以上F類粉煤灰超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗。,二、配制技術,原材料,（6）石英砂（粉） 各種石英砂（SiO2含量大于90%）用于實現(xiàn)顆粒組合的最佳堆積，這使水泥的填充效果被部分取代，并彌補細砂的顆粒間隙。 GB/T 31387-2015 活性粉末混凝土要求如下： RPC120以上等級所用骨料宜為單粒級石英砂和石英粉，應分為粗粒徑砂（1.25-0.63mm）、中粒徑砂（0.63-0.315mm）和細粒徑砂（0.315-0.16mm）三個粒級； 石英粉中公稱粒徑小于0.16 mm的顆粒比例應大于95%； RPC120及以下等級可選用級配區(qū)的中砂，砂中公稱粒徑大于5 m

22、m的顆粒含量應小于1%，天然砂的含泥量0.5%、無泥塊，人工砂的亞甲藍試驗結(jié)果（MB值）應小于1.4，石粉含量2.0% 。,二、配制技術,原材料,（6）石英砂（粉）,二、配制技術,技術指標,不同粒級石英砂的超粒徑顆粒含量,原材料,二、配制技術,（7）粗骨料 研究表明，在獲得同樣強度的前提下，使用粒徑2mm5mm的玄武巖骨料，可以降低UHPC水泥用量和漿體含量20%左右，攪拌時間可以縮短，自收縮降低40%，彈性模量增加，極限應變減小。粗骨料最大粒徑應遠遠小于結(jié)構(gòu)厚度，通常在8mm內(nèi)。 粗骨料指粒徑大于2.36mm（8目），最大粒徑4.75或8mm的顆粒材料，強度應高于所制備UHPC的強度超高性能

23、混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗。,原材料,（8）高效減水劑 應符合GB 8076和GB 50019規(guī)定，宜選用高性能減水劑，減水率宜大于30%GB/T 31387-2015活性粉末混凝土； 應符合GB 8076規(guī)定，嚴禁摻入氯鹽類外加劑，且減水率不得低于29%，硫酸鈉含量不得大于2%客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件； 減水率不小于35%的醚類聚羧酸型減水劑超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗。,二、配制技術,原材料,（9）鋼纖維 鋼纖維可以緊密嵌入密實、固相均勻的UHPC基體中； 纖維增加延展性是基于基體破裂時，基體和纖維間的靜態(tài)摩擦力被克服，纖維沒有斷裂； 直徑0.

24、20mm，長度9-17mm，抗拉強度2000N/mm2的微細鋼纖維被證明是最好的選擇，和易性也較好，體積摻量不小于2.5%；,二、配制技術,原材料,（9）鋼纖維 為提高鋼纖維的有效性，使用異型鋼纖維（端鉤、大端頭、壓痕、波紋、扭轉(zhuǎn)等）提高纖維握裹力或機械性粘結(jié)強度，使用長徑比較大的微細纖維可增大纖維的粘結(jié)力和握裹力； 有機纖維中，PVA纖維對UHPC的增強增韌效果最好，PP纖維則用于提高UHPC的耐高溫或耐火性能。,二、配制技術,原材料,（9）鋼纖維,二、配制技術,不同鋼纖維拔出滑移量與纖維應力,平直纖維為1100MPa； 高強端鉤和扭轉(zhuǎn)纖維達到21502900MPa，接近或達到纖維的抗拉強度

25、（T1、H2纖維拉斷）,原材料,（9）鋼纖維,二、配制技術,不同鋼纖維拔出滑移量與表面剪切應力,平直纖維為10MPa左右，異形纖維則達到了4247MPa，比平直纖維提高4倍多； 纖維脫粘后的拔出過程，平直纖維和異形纖維的剪切應力還繼續(xù)增長或維持在較高水平，均呈現(xiàn)較高的機械性粘結(jié)強度； 扭轉(zhuǎn)纖維是目前UHPC應用效率最高的鋼纖維。,原材料,（9）鋼纖維,二、配制技術,不同鋼纖維從UHPC拔出過程的最大拉應力與粘結(jié)強度,原材料,（9）鋼纖維,二、配制技術,表面鍍黃銅的鋼纖維從UHPC中拔出的表面破壞形態(tài),平直纖維在UHPC中呈現(xiàn)的這種“機械性粘結(jié)”，沒有出現(xiàn)在普通高強混凝土中。平直纖維較高的機械性

26、粘結(jié)力，可能來源于纖維端部剪切產(chǎn)生的變形、纖維表面粘附物與表面刮傷等增加了拔出阻力。,原材料,（9）鋼纖維 GB/T 31387-2015 活性粉末混凝土要求,二、配制技術,直徑0.180.23mm，長度1214mm，抗拉強度不得低于2850MPa，其他性能應滿足JG3064-1999技術要求客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件；,原材料,（9）鋼纖維 超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗要求如下： 鋼纖維長度/等效直徑比值大于65、抗拉強度大于2000MPa的高強碳鋼或不銹鋼纖維材料； 有機纖維指聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等有機纖維，PVA纖

27、維的彈性模型不得小于30GPa，抗拉強度不得小于1000MPa，可單獨或與鋼纖維一起用于超高性能混凝土； 對考慮應變硬化的應用場合，鋼纖維體積摻量不得小于2.5%，鋼纖維與有機纖維復摻時，鋼纖維體積摻量不得小于2.0%，有機纖維的體積摻量一般不大于2%； 對有鋼筋配筋且配筋較密的場合，鋼纖維的體積摻量可不超過2.0%，甚至不摻鋼纖維。,二、配制技術,水膠比,水膠比不應大于0.2客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件； 水膠比宜小于0.20，特殊情況下，最大水膠比不得大于0.24超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗。,二、配制技術,GB/T 31387-2015 活性粉末

28、混凝土要求,攪拌,攪拌機：可調(diào)速的強制式攪拌機，如雙臥軸式、盤式、及帶刮鏟的行星式攪拌機，不得選用單軸攪拌機。,二、配制技術,GB/T 31387-2015 活性粉末混凝土、 客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件,先加纖維預攪拌，后加水再攪拌,攪拌要求,二、配制技術,超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗,先加水攪拌，后邊攪邊加纖維,攪拌,二、配制技術,德國Eirich R型攪拌機,可調(diào)速攪拌筒與攪拌器反向旋轉(zhuǎn)，形成逆向物料流，能夠高效率混合細粉料。 配備抽真空系統(tǒng)，在攪拌的最后階段對攪拌機內(nèi)抽真空除去氣泡，提高密實度?？梢詫HPC拌合物的氣泡體積降低到1%以下。,澆

29、筑,二、配制技術,應采用分層澆筑，每層澆筑厚度不宜大于300mm，層間不應出現(xiàn)冷縫，澆筑采用平板振搗器或模外振搗器振搗成型GB/T 31387-2015活性粉末混凝土； 應在30min內(nèi)灌注完畢，構(gòu)件宜連續(xù)灌注，最大間隔時間應不超過6min客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件。,養(yǎng)護要求,GB/T 31387-2015 活性粉末混凝土 方式1：靜停、初養(yǎng)、終養(yǎng)及自然養(yǎng)護； 方式2：靜停 、升溫養(yǎng)護及自然養(yǎng)護，蒸汽養(yǎng)護溫度控制宜采用自動控制系統(tǒng)； 靜停保持相對濕度在60%以上、溫度10以上，靜停6h以上，然后升溫至40保溫24h（升溫速度不應大于12/h）或直至同條件

30、養(yǎng)護試件的抗壓強度達到40MPa，再以不超過15/h的降溫速度降至構(gòu)件表面溫度與環(huán)境溫度之差不大于20，拆模后升溫70終養(yǎng)48h以上。采用自然養(yǎng)護時，環(huán)境溫度要高于10，表面應保持濕潤7d以上。 亦可靜停后直接升溫至70，保溫72h或養(yǎng)護至強度達到設計要求，再緩慢降溫后拆模，升溫養(yǎng)護過程濕度控制在95%以上。,二、配制技術,養(yǎng)護要求,客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件 成型構(gòu)件需要靜停6h，采用蒸汽養(yǎng)護，養(yǎng)護過程分為升溫、恒溫、降溫三個階段，升溫速度不應大于12/h，降溫速度不應大于15/h，恒溫應控制在805，恒溫時間不應小于48h，撤除保溫設施時，構(gòu)件表面溫度

31、與環(huán)境溫度之差不應超過20。構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護結(jié)束后需自然養(yǎng)護，環(huán)境溫度不應低于20，并對構(gòu)件進行灑水養(yǎng)護，時間不應少于7d。,二、配制技術,養(yǎng)護要求,超高性能混凝土技術規(guī)范：材料與檢驗 對于預制產(chǎn)品或構(gòu)件，宜采用90以下的蒸汽養(yǎng)護工藝； 標準蒸汽養(yǎng)護制度：帶模靜停24h左右，脫模后以不超過15/h速率升溫到90，恒溫48h，然后以不大于15/h的速率降至室溫； 蒸汽養(yǎng)護后，在出廠前，預制構(gòu)件宜繼續(xù)在環(huán)境溫度下保濕養(yǎng)護57d； 對于非蒸養(yǎng)產(chǎn)品或構(gòu)件，在澆筑抹面后，應立即采用塑料薄膜覆蓋或采用養(yǎng)護劑養(yǎng)護，并用水霧或終凝后表面灑水等保濕措施養(yǎng)護，宜至少養(yǎng)護14d，構(gòu)件內(nèi)外溫差不得大于20，否則宜采取保溫

32、養(yǎng)護措施。,二、配制技術,耐久性能,目 錄,微觀結(jié)構(gòu),工程應用,發(fā)展趨勢,概述,配制技術,力學性能,抗壓強度,三、力學性能,超高強度是UHPC的基本特性之一，定義上UHPC抗壓強度不低于150MPa，并存在尺寸效應。,抗壓強度,三、力學性能,UHPC與普通強度混凝土和高強度混凝土相比，其特點是在單軸抗壓測試中，相當長的時間里表現(xiàn)出一種本質(zhì)上的線彈性，直到達到抗壓強度前不久和破壞時形成微裂紋之前，彈性模量一般在45-55GPa之間。 達到強度時的應變?nèi)Q于骨料級配，在最大粒徑2mm的細顆?；炷翍?yōu)?.0-4.4，而在粗顆?；炷恋臄?shù)值為3.5。,無纖維UHPC單軸抗壓測試的應力-應變圖,泊松

33、比,細顆粒UHPC彈性區(qū)域的泊松比在0.18-0.19之間，粗顆粒UHPC（玄武巖碎屑最大粒徑5-8mm）的約為0.21，非常接近普通強度混凝土通常假定的0.2。由于微裂紋的形成，線彈性響應發(fā)生偏離的時間較晚，這反映在泊松比后面的增加。破壞后，可假定為0.3。,泊松比隨著壓應力增加的發(fā)展,三、力學性能,抗壓強度,三、力學性能,通過摻加纖維可顯著提高和控制峰后性能，但對應力-應變曲線的上升階段幾乎沒有影響。,抗壓強度,UHPC壓應力-應變圖的下降部分性能變化取決于纖維含量，纖維種類和纖維方向。,三、力學性能,峰后范圍（曲線下降部分）比上升部分更加分散,抗拉強度,三、力學性能,UHPC的“超高力學

34、性能”更主要體現(xiàn)在超高抗拉強度（單軸抗拉和彎曲抗拉強度）和高韌性。目前還沒有針對UHPC單軸抗拉試驗的標準方法，無切口試件適用于確定抗拉強度，而有切口試件則適用于確定纖維增強UHPC的應力-開裂寬度的關系，后者作為脆性材料響應或材料軟化峰后性能的特征。UHPC典型的抗拉強度值為711MPa。,試驗尺寸和試驗裝置,抗拉強度,UHPC可以在相對低的纖維含量水平下實現(xiàn)拉伸“應變硬化”行為，而普通和高強纖維混凝土（FRC、HSFRC）無法實現(xiàn)拉伸“應變硬化”行為，但UHPC的變形能力低于ECC（高延性水泥基復合材料）。 纖維的加入一方面使抗拉強度更高，另一方面可通過更寬的裂縫傳遞應力，基體中第一條裂縫

35、的產(chǎn)生會增加強度，即觀察到應變硬化行為。,三、力學性能,抗拉強度,基體破裂后，力值最初會下降（混凝土破裂應力，裂縫50m），然后隨著鋼纖維的激活，強度上升。纖維承載能力完全激活后，裂縫寬度超過w0時會全部拔出（約為0.15mm），同時纖維承載力下降。,三、力學性能,抗彎強度,尺寸為1604040mm的棱柱體，抗彎強度能達到13-17MPa，然而同配比的700150150mm尺寸梁的值只能達到7-10MPa，存在巨大的尺寸效應。,三、力學性能,抗拉強度,三、力學性能,澆筑布料方式不同對纖維分布的方向性影響較大，縱向分層澆筑使鋼纖維趨向于水平平面分布，有利于纖維提高小梁縱向抗拉強度。,抗拉強度,三

36、、力學性能,抗拉強度,三、力學性能,當=90達到最大彎曲抗拉強度（幾乎所有纖維與受拉方向相同）； 在=0最不利的情況下（纖維垂直于受拉方向），纖維甚至起到了隔離混凝土基體的反作用，UHPC的抗彎強度甚至低于普通混凝土。,抗拉強度,三、力學性能,當變形（裂縫開展寬度）增加時，摻加短纖維的混凝土抗拉能力衰減速率更快,彈性模量,三、力學性能,斷裂能,三、力學性能,UHPC兼具高抗拉強度和高變形能力，因此UHPC的抗拉與抗彎斷裂韌性大幅度超越FRC和HSFRC的斷裂韌性，可以跨入韌性材料（即斷裂能超過1000J/m2）的行列。,UHPC斷裂能與纖維含量的關系,耐久性能,目 錄,微觀結(jié)構(gòu),工程應用,發(fā)展

37、趨勢,概述,配制技術,力學性能,體積變形,四、耐久性能,UHPC的水膠比非常低，水化進行到一定程度導致內(nèi)部干燥（自收縮），其密實的結(jié)構(gòu)則有效阻止內(nèi)部水分的損失，所以UHPC的干燥收縮較小。,混凝土的收縮和水膠比的關系,體積變形,UHPC的自收縮與內(nèi)部相對濕度變化歷程,四、耐久性能,體積變形,UHPC的收縮在經(jīng)歷熱養(yǎng)護過程迅速完成，即經(jīng)過熱養(yǎng)護后體積穩(wěn)定，幾乎不再收縮。,四、耐久性能,體積變形,四、耐久性能,膨脹劑（HCSA、EA）、減縮劑（SRA）和陶粒（PCWA）內(nèi)養(yǎng)護，減小UHPC的收縮，取得較好效果。,體積變形,四、耐久性能,非接觸法測自收縮,接觸法測干燥收縮,徐變,與收縮相似，徐變經(jīng)過

38、預先熱處理后顯著減小。不經(jīng)過熱處理的UHPC的徐變值要比根據(jù)徐變理論預計的大得多。 UHPC的徐變值比高強度混凝土低很多，這可能是由于其致密的微觀結(jié)構(gòu)會阻礙毛細孔水傳輸?shù)氖聦?，另一方面可能是由于UHPC顯著的自干燥效果。,不同齡期UHPC的徐變數(shù)據(jù)，并與DIN1045-1預測值對比,四、耐久性能,體積變形,四、耐久性能,徐變初步粗略估計，其數(shù)量級可以取值如下： -無熱處理的UHPC最終徐變系數(shù)：=0.61.4 -熱處理后的UHPC最終徐變系數(shù)（約70-90）：=0.20.4,受壓徐變法測徐變,抗凍,四、耐久性能,UHPC凍融質(zhì)量損失率,UHPC凍融動彈性模量變化,抗侵蝕,由于UHPC有著非常致

39、密的微觀結(jié)構(gòu)，對來自除冰鹽或海洋環(huán)境下的氯離子抵抗能力明顯高于普通強度混凝土。因此，帶有UHPC保護層的混凝土為鋼筋提供了更好的防銹保護。,普通強度混凝土（C2無疏水性）、粗粒度熱養(yǎng)護UHPC的氯離子擴散深度（右）和傳輸電荷（左）（RCM法）,四、耐久性能,抗侵蝕,四、耐久性能,UHPC氯離子抗?jié)B透性能遠遠優(yōu)于普通C50混凝土,UHPC三種混凝土抗離子滲透性能,抗碳化,四、耐久性能,UHPC的抗碳化性能要遠遠好于常規(guī)C50混凝土,RPC（0mm） 摻加粗骨料UHPC（0mm） C50混凝土（5mm）,目 錄,工程應用,發(fā)展趨勢,概述,配制技術,力學性能,耐久性能,微觀結(jié)構(gòu),微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)

40、構(gòu),UHPC的總孔隙率大幅度降低，同時孔徑被細化，即滲透性毛細孔所占比重也大幅度降低。對比UHPC C200與RPC C500可見，加壓成型試件經(jīng)250熱養(yǎng)護，總孔隙率和毛細孔含量進一步降低。,微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)構(gòu),早期水化產(chǎn)生的Ca（OH）2量較大，14天達到高峰，此后硅灰的火山灰反應占主導，開始消耗降低Ca（OH）2量。,微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)構(gòu),UHPC的3天和90天水化程度分別為12%和24%，可完成的最大水化為28%。,五、微觀結(jié)構(gòu),裂縫愈合性能,重新加載的抗彎性能沒有受到影響，表現(xiàn)出很好的連續(xù)性，從重新加載的各條曲線斜率可以看出，熱水、氯化鈉溶液浸泡和經(jīng)歷干濕循環(huán)的試件，剛度（彈性

41、模量）均高于在干燥空氣（相對濕度50%）中存放試件。這種剛度的恢復，表明接觸水的試件，裂縫有一定程度的“膠結(jié)”性愈合，提高了材料的連續(xù)性。,微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)構(gòu),可以直觀地看到水泥水化產(chǎn)物生長與硅灰顆粒的火山灰反應溶解，逐步形成密實結(jié)構(gòu)的過程。,微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)構(gòu),膠凝材料與骨料、纖維之間的界面過渡區(qū)（ITZ）密實度提高，常溫養(yǎng)護28天UHPC的基體與鋼纖維ITZ還清晰可見，但寬度只有2m4m，熱養(yǎng)護提高硅灰的火山灰反應程度，界面的密實度與基體相似，ITZ幾乎無法辨別。,五、微觀結(jié)構(gòu),微觀結(jié)構(gòu),熱水養(yǎng)護72 h的試樣（左）的C-S-H水化物呈紡錘狀，彼此獨立、互不交聯(lián)；而高溫干熱養(yǎng)護及蒸

42、汽養(yǎng)護的試樣（右）的水化物C-S-H是相互交錯呈網(wǎng)絡狀和片狀，這兩種結(jié)構(gòu)形式在受力性能上要優(yōu)于前者，在很大程度上改善了微結(jié)構(gòu)。,微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)構(gòu),UHPC礦物相主要包含鈣礬石，氫氧化鈣，石英和碳酸鈣,不摻粗骨料UHPC,摻加粗骨料UHPC,C50混凝土,五、微觀結(jié)構(gòu),相比于普通混凝土，UHPC的二次水化反應消耗了更多氫氧化鈣,不摻粗骨料UHPC,摻加粗骨料UHPC,C50混凝土,微觀結(jié)構(gòu),五、微觀結(jié)構(gòu),UHPC中摻入礦物摻合料可以顯著的降低單位膠凝材料的水化熱,微觀結(jié)構(gòu),目 錄,工程應用,發(fā)展趨勢,概述,配制技術,力學性能,耐久性能,微觀結(jié)構(gòu),國外應用,六、工程應用,加拿大，Sherbr

43、ooke footbridge（1996），預制UHPC桁架橋，世界第一座UHPC大型結(jié)構(gòu)?？鐝?0m，由6個長10m的小節(jié)段組成，上弦桿為帶肋UHPC板，腹桿為UHPC填充不銹鋼管，下弦桿由2根連續(xù)預應力UHPC梁組成（每根梁有2束體內(nèi)預應力）。各預制節(jié)段由體外預應力鋼束連接在一起（32預應力束），上下弦UHPC抗壓強度200 MPa。,國外應用,六、工程應用,6跨，總長134m，最大跨徑為36m；主梁采用變高的三角桁架型式，上弦桿為無粘結(jié)預應力UHPC構(gòu)件，下弦桿和斜腹桿采用鋼管，并通過摩擦型高強螺栓與上弦桿完成連接； 橋面板由5m寬的橫向先張預應力UHPC預制板組成； 待桁架架設完成后，

44、UHPC橋面板之間、以及與上弦桿均通過結(jié)構(gòu)膠實現(xiàn)連接，而無任何機械連接接頭。,德國富爾達河橋,國外應用,六、工程應用,2跨（20.5m和22m），由高0.9m的預制先張預應力雙T型梁拼裝而成，梁由28d抗壓強度210MPa，鋼纖體積含量3%的自密實UHPC澆筑，常溫飽和濕度養(yǎng)護，2天脫模； 常規(guī)強度混凝土設計方案需使用39t普通鋼筋，17.4t預應力鋼束；UHPC方案僅需4t普通鋼筋和28t鋼纖維，預應力鋼束則為6t； UHPC方案上部結(jié)構(gòu)自重僅為328t（普通鋼筋方案為975t）。,法國 Bourg-les-Valence OA4橋,國外應用,六、工程應用,美國，Wapello County

45、 Mars Hill Bridge，單跨簡支梁，美國第一座I型UHPC橋，梁內(nèi)無抗剪箍筋，利用UHPC自身的高抗拉性能.。,國外應用,六、工程應用,傳統(tǒng)混凝土梁或鋼梁上鋪設預制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，設置抗剪栓釘、鉤、傳力桿等保證連接的強度和可靠性，能有效解決化冰鹽導致橋面板快速劣化的問題。,美國 Little Cedar Creek橋井字肋板結(jié)構(gòu)橋面板,國外應用,六、工程應用,雙T型梁中有30束高強預應力鋼絞線，不設被動鋼筋，僅設置橫向和縱向接口的連接鋼筋； 接口用自密實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

46、設瀝青混凝土鋪裝層。,國外應用,六、工程應用,奧地利，Wild公路橋,長154m，并列雙桁架拱，由預制正方形薄壁箱梁和接頭現(xiàn)場組裝而成，拱內(nèi)部安裝體外后張預應力鋼索施加預應力； UHPC強度等級為C185，構(gòu)件成型2天脫模，3天后進行90熱養(yǎng)護，使構(gòu)件收縮快速完成； 是拱橋輕型化的一次嘗試，也是超大長細比預應力UHPC柱性能一項基礎研究。,國外應用,六、工程應用,法國 皮內(nèi)爾公路橋 上部結(jié)構(gòu)由C35/C45的混凝土橋面板和17個預應力UHPC梁組合而成； 縱向主梁UHPC的抗壓強度為165MPa，配合比：2360kg CERACEM BFM-Millau預混料（水泥和骨料的干混料），45kg高

47、效減水劑，195kg水，195kg鋼纖維。,UHPC 加強腹板,國外應用,六、工程應用,UHPC箱型梁頂板寬4.4m（含翼板）、高度1.63m，工廠預制22個鑲合成型（match-cast）箱梁節(jié)段，現(xiàn)場節(jié)段拼接，節(jié)段相互粘接，用6束體外預應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，不鋪設防水層和瀝青混凝土鋪裝層。在箱梁預制成型時，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。 同樣功能跨線橋，需要使用200方的C45混凝土，該橋的UHPC用量約方，施工周期縮短至少1個月，并且取消了中間

48、橋墩、橋面防水和鋪裝層。,法國A51公路PS34橋,國外應用,六、工程應用,法國 Pont de la Chabotte公路橋,由22個預制節(jié)段采用粘結(jié)劑和體外預應力連接而成； UHPC節(jié)段高1.6m，腹板厚度120mm，匹配澆筑預制工藝； 選用了BCV的兩種產(chǎn)品，一種是28d抗壓強度為130MPa（無熱養(yǎng)護），另一種是150MPa（熱養(yǎng)護）； 與采用C35/C45的混凝土結(jié)構(gòu)比，混凝土用量僅為其40%； 現(xiàn)場施工時間減少了1/3。,國外應用,六、工程應用,澳大利亞， Shepherds Creek Road Bridge ，跨徑15m，橋?qū)?1m，第一座I型UHPC梁公路橋。 在兩個I型UH

49、PC主梁之間，搭設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，UHPC板具有永久模板和保護上部結(jié)構(gòu)兩個功能。,國外應用,六、工程應用,日本，Sakata Mirai footbridge，后張法預制箱梁，在臨時支架上進行拼裝施工，恒載僅約為普通預應力混凝土橋的1/5。,國外應用,六、工程應用,東京機場GSE橋（2010）,自密實UHPC抗壓強度180MPa，水灰比接近限值0.24，鋼纖維體積摻量2，直徑0.2mm，長15mm； 橋梁結(jié)構(gòu)由三箱形截面組成，頂板采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土，腹板和底板采用UHPC，預應力筋布置在箱室內(nèi)； UHPC腹板與普通鋼筋混凝土橋面板之間設有開

50、孔UHPC板剪力連接件，由于橋面板懸臂較長，這些連接件也受到豎向拉拔力。,國外應用,六、工程應用,國外應用,六、工程應用,韓國首爾，Sunyudo（Peace）footbridge（2002），120mUHPC拱橋，由6個后張法型和橫向加勁肋組成的預制預應力節(jié)段組裝。,國外應用,六、工程應用,韓國建筑技術研究院（KICT）從2007年開始，開展了為期6年、總預算達1100萬美元的UHPC研究項目Super Bridge 200。研究的主要目標為：使斜拉橋的建造成本和保養(yǎng)維護成本分別降低20%，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作壽命達200年。,韓國Jobal斜拉橋效果圖和UHPC梁板結(jié)構(gòu),采用新型帶肋鋼纖維增

51、強UHPC橋面板結(jié)構(gòu)及邊主梁形式，大橋于2011年設計完成。,國外應用,六、工程應用,預應力肋纖維增強UHPC橋面板，板厚為60mm，肋與肋中心之間的間距為600mm，這種橋面板結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)混凝土橋面板輕50%。,國外應用,六、工程應用,預制段干接縫,生產(chǎn)和安裝預制段,國外應用,六、工程應用,UHPFRC板、混凝土板的比較,UHPFRC板的結(jié)構(gòu),國外應用,六、工程應用,結(jié)構(gòu)維修加固,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UHPC保護層或補強層、增強層，或在結(jié)構(gòu)外圍安裝預制的UHPC保護加固層。,國外應用,六、工程應用,表面層

52、損傷劣化混凝土結(jié)構(gòu)的UHPC維修辦法,國外應用,六、工程應用,日本，東京灣羽田機場擴建工程，頂面為預應力UHPC板,利用UHPC的超高強度大幅度降低結(jié)構(gòu)重量，重量減小56%，因此降低了樁基礎的建設成本； 保證混凝土結(jié)構(gòu)在高腐蝕性環(huán)境的耐久性，減小使用期的維護維修費用。,國外應用,六、工程應用,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。,薄殼結(jié)構(gòu),國外應用,六、工程應用,輕薄構(gòu)件,國外應用,六、工程應用,建筑面板,國外應用,六、工程應用,建筑維護和屋面結(jié)構(gòu),國外應用,六、工程應用,承重結(jié)構(gòu)和維護幕墻,國外應用,六、工程應用,打入式

53、樁,打入就位后，UHPC樁樁頭狀態(tài)完好，鋼樁頭部則有變形； 打入后UHPC樁內(nèi)埋設的應變計八成多還能工作，顯示內(nèi)部應變在打樁前后幾乎沒有變化，并且UHPC樁內(nèi)的殘留應力很??； 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，使用UHPC樁，需要樁的數(shù)量可以減少，可能能夠降低樁基礎整體的造價。,國外應用,六、工程應用,“三明治”保溫墻板 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； UHPC超高強度和韌性有助于降低面板重量，XPS則是高效隔熱材料

54、。,國內(nèi)應用,六、工程應用,長沙北辰三角洲橫四路跨街天橋，國內(nèi)首座UHPC橋梁，國際首座全預制拼裝工藝UHPC車行箱梁橋； 36.8m主跨一跨過街，重量較兩跨過街的普通混凝土結(jié)構(gòu)方案減輕近1/3；,國內(nèi)應用,六、工程應用,上部結(jié)構(gòu)采用R150單箱三室魚腹式節(jié)段預制拼裝預應力UHPC連續(xù)箱梁，箱梁頂寬6.5m，底寬3.0m，中心高1.35m，主跨跨高比約為28，底板厚8cm、頂板厚10cm； 下部結(jié)構(gòu)采用R100UHPC雙向曲線花瓶式整體預制橋墩，截面最小尺寸60cm； 預制主梁內(nèi)設置10束通長S15.2低松弛鋼絞線預應力束，孔道采用抗壓強度100MPa的DSP灌漿； 箱梁采用短線預制、長線拼裝

55、工藝架設，2個5.4m高的橋墩均為整墩預制吊裝。,國內(nèi)應用,六、工程應用,怒江二橋，施工控制提出采用斜拉索一次張拉到位的工藝，而為保證鋼混結(jié)合段受力滿足要求，需提高結(jié)合段混凝土強度，因此，提出將內(nèi)腔C55混凝土換成強度可達100MPa的UHPC?？箟簭姸?32.7MPa（沸水48h養(yǎng)護）、115.9MPa（標養(yǎng)32d）、100.9MPa（現(xiàn)場養(yǎng)護32d）。,泵送澆筑UHPC，總澆筑方量為90m3,國內(nèi)應用,六、工程應用,國內(nèi)應用,六、工程應用,株洲市楓溪大橋主跨300 m的雙塔單跨自錨式懸索橋,主梁采用超高性能輕型組合加勁梁，超高性能輕型組合加勁梁的構(gòu)造為：在傳統(tǒng)的鋼箱梁上設置約50 mm厚的

56、薄層超韌性混凝土層，即將鋼梁轉(zhuǎn)化為鋼-超韌性混凝土組合梁，然后在其上鋪設2030mm厚瀝青混凝土磨耗層；混凝土層與鋼梁之間可通過栓釘連接。,國內(nèi)應用,六、工程應用,超高性能專用的超高韌性混凝土UHPC（Super Toughness Concrete） 輕型組合UHPC層厚度較薄，與鋼橋面組合后自重輕,國內(nèi)應用,六、工程應用,有效提高了橋面剛度，大幅降低鋼橋面應力，延長正交異性鋼橋面抗疲勞壽命3倍以上； 基本消除了鋼橋面鋪裝的難題。,國內(nèi)應用,六、工程應用,輕型組合結(jié)構(gòu)橋面施工包括： 橋面預處理 栓釘焊接 防腐層涂裝 鋼筋網(wǎng)安裝 UHPC澆筑 UHPC濕接縫澆筑 UHPC養(yǎng)護 UHPC表面抗滑

57、移構(gòu)造設置 面層鋪筑,國內(nèi)應用,六、工程應用,梁面清理：利用氧割設備、鐵砂布、手磨機、高壓風機、高壓水槍等設備和工具清理UHPC砼范圍鋼梁面上的浮銹、浮渣，對橋面進行沖洗。在施工過程中仔細檢查，確保梁面平整、潔凈。,國內(nèi)應用,六、工程應用,栓釘定位、焊接：按照設計圖紙，用墨線示出栓釘在梁面板位置，注意栓釘布置應錯開U肋、橫隔板的腹板和鋼箱梁焊縫位置。栓釘焊接采用螺柱焊機焊接工藝。,國內(nèi)應用,六、工程應用,防腐層涂裝：UHPC砼鋼箱梁面四周50cm范圍的防腐采用環(huán)氧富鋅涂層，噴涂作業(yè)采用高壓無氣噴涂法，局部補涂可采用刷涂法。,國內(nèi)應用,六、工程應用,鋼筋網(wǎng)安裝：鋼筋網(wǎng)按設計尺寸綁扎、鋪設，通過準

58、確放樣、標記控制鋼筋位置、間距；通過在鋼筋網(wǎng)下設置短鋼筋頭支墊控制鋼筋網(wǎng)底、頂面保護層距離。,國內(nèi)應用,六、工程應用,橫向鋼筋與路緣石的連接：UHPC砼橫向鋼筋與路緣石側(cè)面U型鋼筋焊接相連，鋼筋間采用平面搭接焊接方式。U型鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)面之間采用雙面滿焊方式。,國內(nèi)應用,六、工程應用,縱向鋼筋與兩端混凝土梁端面的連接：縱向鋼筋與混凝土梁端面上的預埋鋼筋或所植鋼筋間采用平面搭接焊接方式?？v向鋼筋可在設計位置作適當調(diào)整，應能使其和預埋鋼筋貼合平順，方便搭接焊接。,國內(nèi)應用,六、工程應用,施工縫處理：每次UHPC砼施工須進行施工縫處S型鋼板焊接、擋模設置、鋼筋接頭預留等工作，及對已澆筑UHPC的相鄰UHPC砼施工縫接頭進行拆模和鑿毛施工。,國內(nèi)應用,六、工程應用,施工縫處理：鑿毛應從接縫斷面開始，鑿毛垂直于豎直接縫面向內(nèi)的寬度符合設計圖要求。接縫鑿毛面應有大量鋼纖維裸露在外，并無遺留松散殘渣和屑末。在UHPC澆筑前，應對鑿毛面灑水濕潤，但不積水。,國內(nèi)應用,六、工程應用,澆筑設備布置,國內(nèi)應用,六、工程應用,UHPC配制：分為干混料和水兩部分，干混料委托專業(yè)廠家配制、生產(chǎn)，攪拌采用高速攪拌機。,國內(nèi)應用,六、工程應用,國內(nèi)應用,六、工程應用,UHPC輸送：攪拌后的UH