超高性能混凝土组合结构在桥梁工程中的应用与展望
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超高性能混凝土在桥面铺装工程中的应用摘要:超高性能混凝土(UHPC)是一种纤维增强水泥基复合材料,力学性能和耐久性能优异。
随着研究的深入,UHPC在工程中的应用日益增多,在桥面铺装工程中的应用是研究的热点之一。
综述了UHPC的发展和应用,调研了多种工况下UHPC铺装的实例。
结果表明:UHPC在桥面铺装工程中提高了桥面结构的抗疲劳、抗裂性能,减轻了结构自重,降低了碳排放;因其良好的耐磨性、抗渗透与抗腐蚀性能,大大减少了桥面修补次数,提高了经济效益。
因此,UHPC在桥面铺装工程中具有良好的应用前景。
关键词:超高性能混凝土;桥面铺装;力学性能;应用中图分类号:U441 发展历程超高性能混凝土最早面世是丹麦Hans Henrik Bache在1979年申请的一篇相关专利,从此之后丹麦开始了相关研究。
当时将这种新型混凝土材料称之为CRC(Compact Reinforced Composite密实增强复合材料)或Ny Beton(新型混凝土)[1]。
上世纪九十年代,法国成为了超高性能混凝土研究最活跃的国家。
法国多方力量一起参与研究“活性粉末混凝土”(Reactive Powder Concrete,简称RPC)并发表了一系列相关论文和专利促进了UHPC或RPC在全世界范围的推广。
UHPC(超高性能混凝土)名称是由法国学者在1994年提议的,由于能更好表达这中混凝土材料的优越性能,逐步被广泛接受和采用。
超高性能混凝土在桥梁结构中的应用主要用于主梁结构、桥面结构和桥梁接缝。
桥面结构常用于桥面铺装层和桥面板。
UHPC作为桥面铺装材料,具有广泛的应用价值。
瑞士洛桑理工大学Oesterlee[2]提出使用钢筋UHPC层修补加固破损的桥面,UHPC层能够提高桥梁强度、刚度、抗裂、防水和保护普通混凝土,大幅延长结构使用寿命。
2004年,该桥面铺装结构首次应用在瑞士的一个桥梁修补工程中[3]。
国内湖南大学邵旭东团队[4]在2010年首次提出了UHPC铺装层和正交异性钢桥面板组成的钢-UHPC铺装结构。
Value Engineering0引言随着社会经济的快速发展,桥梁工程、地下结构工程等现代工程向着寿命更长、标准更高的方向发展,故对混凝土提出了更高的工作性能要求。
1994年,法国学者首次提出了UHPC的概念[3],即超高密度(Ultra-High Performance Concrete)。
UHPC是基于最大堆积密度原理制备而成的,与传统的混凝土相比,具有超高强度、高韧性延性、高耐久性等优异性能[3];此外,钢纤维的加入对其整体强度的提升有较大影响[4]。
基于以上优异性能,UHPC已广泛应用于大跨度特殊结构、超高层建筑和桥涵隧道等工程领域,并且在市政工程、国防工程等领域有较好的应用前景[5]。
鉴于此,笔者在UHPC材料制备、力学性能、应用现状等方面进行了介绍,为UHPC的后续研究提供借鉴和参考。
1制备过程1.1原料水泥,普通硅酸盐水泥P.O42.5级以上,试块28d强度要求达到42.5MPa以上;石英砂,分别为细砂、中砂、粗砂;硅灰,主要成分为氧化钙、二氧化硅,是由硅灰石矿石经粉碎研磨制成;钢纤维,长径比为30~100,纤维和砂浆之间的粘合就会增加;减水剂,起到对水泥颗粒拌合的分散作用,减少单位用水量,改善混凝土混合物的流动性。
1.2制备工艺①称量一定量的细砂、中砂、粗砂搅拌5分钟;②加入水泥搅拌3分钟;③加入硅灰搅拌约10分钟,使其干粉料充分拌合均匀,制成UHPC干粉料,干粉料拌合均匀后;④加入称量好的钢纤维,以避免钢纤维结块而导致分布不均匀的情况,待钢纤维充分搅拌均匀后;⑤加入配备好的水和减水剂,搅拌约10分钟直至拌合物具有较好的流动性。
其工艺流程见图1。
选用合适的配合料,采用最紧密堆积理论进行了超高性能混凝土基体的配合比试验。
参照GB/T50081-2019《混凝土物理性能试验方法标准》[1],分别按照龄期为7d和28d的力学性能进行测定,抗压试件分别采用立方体100mm*100mm*100mm、棱柱体100mm*100mm*300mm、圆柱体Φ100mm*100mm的模具成型;抗折试件采用100mm*100mm*400mm的模具成型,成型后将试块置于标准养护条件下养护7d和28d后脱模,脱模后的试块置于相同养护条件下养护至各龄期,并测其强度。
试述高性能混凝土在桥梁设计中的应用【摘要】在许多重要桥梁的设计中,为增强结构混凝土的强度、耐久性和流动性,设计者都采用了高性能混凝土,本文主要目的在于结合一些桥梁设计实例,提出一些高性能混凝土在桥梁设计应用中的注意事项,给桥梁设计者实际工作提供参考。
【关键词】高性能混凝土桥梁设计应用中图分类号: tu528 文献标识码: a 文章编号:1前言高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向,高性能混凝土是具有某些性能要求匀质混凝土,必须采用严格的施工工艺采用优质材料配制,便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土,特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑结构。
由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性,引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。
十多年来,世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力物力进行该项研究与开发应用,使高性能混凝土技术取得了很大的进展,在原料的选择、配合比设计、物理力学性能、耐久性、工作性结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果。
2高性能混凝土性能近些年来,随着现代工程结构的高度和跨度的不断增加,高性能混凝土研究应用领域取得了重大进展,在施工中的应用也越来越广泛本文重点对高性能混凝土在市政桥梁工程中的应用展开研究。
2.1 高性能混凝土在桥梁上的耐久性高性能混凝土配制最主要的手段是低水灰比和掺适量微集料;其抗渗和抗冻性优良,抗碳化、耐腐蚀性好,具有优异的耐久性能。
可以抵御气候和环境的长久破坏作用,确保在桥梁的设计期限内,高性能混凝土能够正常工作。
2.2 高性能混凝土可减薄桥梁的厚度用较高强度的材料可以减小结构的截面尺寸,高性能混凝土可以减薄桥梁的厚度,明显增强桥面的承载能力;高性能混凝土用于高层、桥梁等可减小结构截面,增大跨度、增加净空、降低混凝土水化热,节省原材料资源;包括在建筑物剪力墙和承重墙中的应用,在大跨度桥梁中的箱梁中的应用。
uhpc在工程中的应用UHPC(超高性能混凝土)是一种新型的建筑材料,具有出色的力学性能和耐久性。
在工程中,UHPC被广泛应用于各种领域,如桥梁、建筑、隧道、海洋工程等。
本文将探讨UHPC在工程中的应用。
一、桥梁工程UHPC在桥梁工程中的应用是最为常见和重要的。
由于UHPC具有高强度、高韧性和耐久性,可以大幅度减少桥梁的自重,从而实现更大跨度和更小断面的设计。
此外,UHPC还可以用于制造薄壁构件,提高桥梁的抗震性能和承载能力。
同时,UHPC还具有良好的耐久性,能够有效抵抗恶劣的外界环境,如盐雾腐蚀和温度变化等。
二、建筑工程UHPC在建筑工程中的应用主要体现在楼板、梁柱和墙体等构件的制作。
由于UHPC具有超高的抗压和抗弯强度,可以制造出更薄、更轻的构件,从而提高建筑的使用空间和灵活性。
此外,UHPC还可以实现构件的预制化加工,减少施工现场的工作量和时间。
同时,UHPC还可以用于制作复杂形状的构件,提高建筑的美观性和创意性。
三、隧道工程UHPC在隧道工程中的应用主要体现在隧道衬砌和防火涂料等方面。
由于UHPC具有高抗压和抗弯强度,可以制造出更薄、更轻的隧道衬砌板,从而减少隧道的净宽度。
此外,UHPC还具有良好的耐火性能,可以作为隧道的防火涂料,提高隧道的安全性和耐久性。
四、海洋工程UHPC在海洋工程中的应用主要体现在海洋平台、海底管道和防波堤等方面。
由于UHPC具有高抗压和抗弯强度,可以制造出更薄、更轻的海洋平台,从而减少建设成本和自重。
此外,UHPC还具有良好的耐腐蚀性能,可以有效抵抗海水的侵蚀。
同时,UHPC还可以用于制作海底管道和防波堤,提高海洋工程的稳定性和耐久性。
UHPC在工程中的应用范围广泛且重要。
通过充分发挥其高强度、高韧性和耐久性等优点,UHPC能够实现工程结构的轻量化、薄壁化和预制化,提高工程的安全性、经济性和可持续性。
随着UHPC 技术的不断发展和应用的推广,相信UHPC在工程领域的作用将会越来越大。
高性能混凝土及其工程应用高性能混凝土是采用新型材料技术开发的一种优质混凝土,它具有很高的强度、耐久性、耐腐蚀性和抗渗透性等优点,广泛应用于重要的建筑结构、桥梁、隧道、地铁、水利工程等领域。
高性能混凝土的研究和应用在国内外得到了广泛关注,革新了传统混凝土工程设计和施工方法,提高了工程建设的质量和效益。
高性能混凝土是利用特定型号的水泥、合理的砂石配合比、优质骨料和常规掺合料、高效的分散剂、改良剂、缓凝剂等原材料组成,工艺上采用高效的振捣、预应力及其它工艺手段制成的。
高性能混凝土的强度可以超过100MPa,抗压、抗拉、抗弯能力强,耐久性和抗渗性能好,可以抵御灾害和环境污染的影响,具有较高的经济和社会效益。
高性能混凝土的应用主要包括以下几个领域。
一、桥梁工程高性能混凝土在桥梁工程中的应用越来越广泛。
桥梁结构要经受各种复杂和多变的荷载作用,因此需要高强度、高耐久性、高稳定性的混凝土材料,以满足结构设计的要求。
高性能混凝土可以大幅度提高桥梁的承载能力、抗震性能和安全性能,保证了桥梁的正常运行和使用寿命。
二、地铁工程高性能混凝土在地铁隧道、车站、环保墙等工程中得到了广泛应用。
在地铁工程中,高性能混凝土除了要满足要求的强度和耐久性,还要具有良好的耐火、耐水、耐久性和抗化学腐蚀性能。
高性能混凝土的这些特点使得它在地铁工程中表现出更好的应用效果和施工质量。
三、水利工程高性能混凝土在水利工程建设中也发挥着重要作用。
水利工程中经常需要使用复杂的混凝土结构,例如水坝、水闸、渠道等,这些结构需要长期保持在水中,因此需要使用高性能混凝土来保证其耐久性和抗冲刷能力。
高性能混凝土不仅能够满足耐久性的要求,还可以有效地抵御环境中的化学腐蚀和冲刷等作用。
四、其它领域除了以上三个领域,高性能混凝土还广泛用于核电工程、海洋工程、高层建筑和基础设施建设等领域。
在这些工程中,高性能混凝土可以带来更好的工程质量、更高的安全性和环保性,以及更长的使用寿命和经济效益。
高性能混凝土的发展和运用摘要随着我国改革开放和现代化进程的加快,我国的建设规模正日益增大,如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去,日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。
在众多的土木工程建设中,混凝土的应用面之广,使用次数之多是很少见的。
尤其中近年来,一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中,那就是高性能混凝土。
高性能混凝土(High Performance Concrete,HPC) 由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性,被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。
本文主要介绍了高性能混凝土发展的现状,阐明了高性能混凝土与施工的关系,列举了高性能混凝土的运用成果,并对其发展趋势作出展望。
随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展,HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。
关键词:高性能混凝土;运用;发展1 高性能混凝土介绍1.1 高性能混凝土含义1990年5月在马里兰州,由美国NIST 和ACI 主办的讨论会上,高性能混凝土(HPC)定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。
这些性能包括:易于浇注、捣实而不离析;高超的、能长期保持的力学性能;早期强度高、韧性高和体积稳定性好;在恶劣的使用条件下寿命长。
即HPC 要求高强度、高流动性与优异的耐久性。
我国《高性能混凝土应用技术规程》 (CECS207-2006)中提到:高性能混凝土是具有混凝土结构所要求的各项力学性能,且具有高工作性、高耐久性和高体积稳定性的混凝土。
清华大学教授廉慧珍认为:高新能混凝土不是混凝土的一个品种,而是达到工程结构耐久性的质量要求和目标,是满足不同工程要求的性能和具有匀质性的混凝土。
我国《高性能混凝土应用技术规程》 (CECS207-2006)还提到:处于多种劣化因素综合作用下的混凝土结构宜采用高性能混凝土。
高性能混凝土在超高层建筑施工中的应用与优化摘要:随着城市化进程的加速,超高层建筑在城市景观中占据了越来越重要的地位。
高性能混凝土作为超高层建筑施工中的关键材料,其性能及应用方面的研究与应用日益受到关注。
本文主要探讨了高性能混凝土在超高层建筑施工中的应用及其优化策略,希望对于超高层建筑的施工能够有所帮助,并提供借鉴。
关键词:高性能混凝土,超高层建筑,施工,优化高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)是一种具有高强度、高韧性、高耐久性和高工作性能的新型混凝土。
由于其优良的性能,HPC已被广泛应用于桥梁、高层建筑等大型基础设施的建设中。
在超高层建筑施工中,HPC的应用不仅能提高建筑的稳定性,还能增强其抗风、抗震能力,为建筑的安全性和耐久性提供了有力保障。
1.高性能混凝土简介高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,它采用常规材料和工艺生产,同时掺入改善性能良好的外掺料,使得混凝土结构具有所要求的各项力学性能,增加高耐久性、高工作性和高体积稳定性。
在配合比上,高性能混凝土比普通混凝土多了一种或者两种外掺料,外掺料为矿粉、粉煤灰、膨胀剂、硅灰等。
[1]在外加剂的选用上,普通混凝土使用的多半为普通的混凝土减水剂,其减水率渐少。
高性能混凝土根据强度等级不同,选用泵送剂、高效外加剂和高性能外加剂,其中高性能外加剂的性能最为优异。
高性能混凝土中,矿粉、粉煤灰等量替代部分水泥用量,在强度上和普通混凝土不存在差异,而且因为矿粉的掺入,28天之后依然有着不小的强度增加,增强后期强度的增长。
粉煤灰掺入混凝土中,会使得混凝土具有良好的可泵性,而使得混凝土中水泥水化热降低,使得混凝土因干缩出现的裂缝减少。
1.高性能混凝土在超高层建筑施工中的应用分析高性能混凝土与普通混凝土相比,其优势十分明显。
因此,在超高层建筑施工中,十分受到青睐。
高性能混凝土在超高层建筑施工中的应用,它有助于提高超高层建筑结构的优化设计,使结构的形式更加合理,提高了超高层建筑的稳定性。
高性能混凝土在公路工程施工中的应用高性能混凝土是一种具有较高强度、优异耐久性和良好的综合性能的混凝土。
在公路工程施工中,高性能混凝土具有很多优点,例如能够提高路面的承载能力、延长路面寿命、降低施工成本等。
因此,高性能混凝土已经成为公路工程中广泛应用的一种材料。
一、高性能混凝土的特性1. 高强度高性能混凝土的抗压强度和抗拉强度都比普通混凝土高出很多,这使得其在公路工程中的使用更加合适。
2. 良好的耐久性高性能混凝土不仅可以在长时间的使用中保持其强度和稳定性,而且可以抵抗腐蚀和损伤。
高性能混凝土具有良好的可塑性,使得其易于成型,可以制成各种形状的路面,从而适应不同的施工需要。
4. 稳定性好高性能混凝土的稳定性好,可以保证路面的平稳性和耐久性。
1. 桥梁在大型的公路工程中,桥梁是公路交通的重要组成部分,高性能混凝土在桥梁中的应用,能够有效地提高桥梁的承载能力和耐久性。
2. 路面高性能混凝土的优异性能使其成为制作路面的理想选择。
在公路工程中,采用高性能混凝土铺设路面,可以有效地延长路面的使用寿命。
3. 隧道高性能混凝土具有较高的抗压强度和良好的自耐性,可以有效地提高隧道的稳定性和耐久性,适用于隧道内墙、顶板等构造的施工。
4. 售票厅高性能混凝土的柔韧性和耐久性使其在地下售票厅中施工使用广泛。
高性能混凝土在售票厅的应用可以降低施工成本并提高售票厅的稳定性和耐久性。
5. 路边设施高性能混凝土在公路工程中还可以用于路边设施的制作,例如护栏、路灯、红绿灯等,可以为公路的建设提供更加优质的体系。
1. 提高路面的承载能力高性能混凝土的强度大,可以有效地提高路面的承载能力,适用于承受频繁车流量、大型车辆及载货车辆。
高性能混凝土具有更高的抗压强度和更好的耐久性,使公路路面使用寿命更长,降低了路面维护成本。
3. 降低施工成本尽管高性能混凝土的成本比普通混凝土高,但它的优异性能可以使其更有效地满足工程需要,从而降低了施工成本,投资回报更加划算。
国内外混凝土应用技术研究现状及发展趋势分析一、引言混凝土作为一种重要的建筑材料,在现代建筑中得到了广泛的应用。
随着建筑业的不断发展,混凝土应用技术也在不断创新和改进。
本篇文章将从国内外混凝土应用技术的研究现状和发展趋势两个方面进行详细的分析。
二、国内混凝土应用技术研究现状1. 高强混凝土技术高强混凝土是指强度达到100MPa以上的混凝土,具有优异的力学性能和耐久性能,可以用于桥梁、隧道、高层建筑等重要结构的建造。
近年来,国内高强混凝土技术得到了长足的发展,已经在多个工程项目中得到了应用,成为了混凝土技术的一个重要分支。
2. 高性能混凝土技术高性能混凝土是指强度在50MPa以上、耐久性能、抗渗透性等多项指标均优于普通混凝土的一种混凝土。
它具有优异的力学性能和耐久性能,可以用于桥梁、隧道、高层建筑等重要结构的建造。
目前,国内高性能混凝土技术已经较为成熟,已经在多个工程项目中得到了应用。
3. 纳米材料掺合技术纳米材料掺合技术是指将纳米材料掺合到混凝土中,以改善混凝土的性能。
纳米材料具有优异的物理、化学和力学性能,可以显著提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性能。
目前,国内纳米材料掺合技术正在逐渐成熟,已经在一些工程项目中得到了应用。
4. 碳纤维增强混凝土技术碳纤维增强混凝土技术是指将碳纤维布或碳纤维条掺入混凝土中,以提高混凝土的强度和抗裂性能。
碳纤维具有优异的力学性能和抗腐蚀性能,可以显著提高混凝土的强度和耐久性。
目前,国内碳纤维增强混凝土技术正在逐渐成熟,已经在一些工程项目中得到了应用。
三、国外混凝土应用技术研究现状1. 自密实混凝土技术自密实混凝土技术是指利用掺有特殊添加剂的混凝土,在混凝土硬化后,自行形成微小气泡,使混凝土具有自密实的性能。
这种混凝土具有较高的抗渗性能和耐久性能,可以用于桥梁、隧道、高层建筑等重要结构的建造。
目前,自密实混凝土技术已经在国外得到了广泛的应用。
2. 自愈合混凝土技术自愈合混凝土技术是指利用特殊的添加剂,使混凝土在出现细小裂缝时,自行愈合。
超高性能混凝土的制备与应用一、引言随着城市化进程的加快,建筑物的高度和桥梁的跨度也越来越大,因此对混凝土的力学性能、耐久性等方面提出了更高的要求。
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)作为一种新型材料,具有高强度、高韧性、高耐久性、高密实度等优点,已被广泛应用于桥梁、隧道、地下工程等领域。
本文将介绍超高性能混凝土的制备及其在工程中的应用。
二、超高性能混凝土的制备超高性能混凝土的主要组成部分包括水泥、骨料、矿物掺合料和高效活性掺合料等。
其中,高效活性掺合料是一种粉状材料,主要由硅酸盐、氧化物、水合物等组成。
它能够填充混凝土中的微孔和毛细孔,提高混凝土的密实度和强度。
超高性能混凝土的制备过程中,需要注意以下几个方面:1.材料选择。
需要选择优质的水泥、骨料和矿物掺合料,并选用高效活性掺合料。
2.搅拌方式。
采用高速、高效的搅拌方式,保证混凝土的均匀性。
3.加水量。
需要控制好加水量,以保证混凝土的流动性和成型性。
4.养护时间。
超高性能混凝土的养护时间比普通混凝土更长,通常需要养护28天以上。
制备好的超高性能混凝土具有以下特点:1.极高的强度。
通常可以达到100~200MPa以上,是普通混凝土的5~10倍。
2.高度的韧性。
由于采用了高效活性掺合料,超高性能混凝土的韧性也得到了提高。
3.良好的耐久性。
超高性能混凝土的密实度和抗渗性也比普通混凝土更好,可以有效地防止水、氯离子等的侵入。
三、超高性能混凝土在桥梁工程中的应用超高性能混凝土在桥梁工程中的应用已经得到了广泛的认可。
它不仅可以提高桥梁的承载能力,还可以使桥梁具有更长的使用寿命。
目前,国内外已经有许多采用超高性能混凝土建造的桥梁,例如法国的米肯桥、美国的6号跨湾大桥等。
这些桥梁不仅具有超强的承载能力,而且在极端天气等恶劣环境下仍然能够保持稳定。
四、超高性能混凝土在地下工程中的应用超高性能混凝土在地下工程中也具有广泛的应用前景。
桥梁用超高性能混凝土研究第一部分超高性能混凝土定义 (2)第二部分桥梁工程应用背景 (5)第三部分材料组成与制备工艺 (7)第四部分力学性能测试分析 (10)第五部分耐久性评估方法 (14)第六部分施工技术难点探讨 (17)第七部分经济性与环境影响 (20)第八部分未来发展趋势展望 (23)第一部分超高性能混凝土定义超高性能混凝土(UHPC)是一种具有极高强度、优异耐久性和良好工作性的新型水泥基复合材料。
它通过优化传统混凝土的微观结构,采用特殊的外加剂和纤维增强材料,显著提高了材料的综合性能。
一、超高性能混凝土的定义超高性能混凝土(UHPC)通常被定义为一种具有超高密实度和超高强度的混凝土,其抗压强度通常在 120MPa 以上,抗弯拉强度超过15MPa。
这种混凝土不仅具有极高的力学性能,还表现出卓越的耐久性,如抗渗性、抗冻融循环能力以及抵抗化学侵蚀的能力。
此外,UHPC 还具有较好的韧性,能够在受到冲击或裂缝扩展时吸收较大的能量。
二、超高性能混凝土的特点1.高强度:UHPC 的抗压强度通常在 120MPa 以上,远高于普通混凝土的抗压强度(约40MPa)。
这使得 UHPC 能够承受更大的荷载,适用于承载力要求较高的结构。
2.高韧性:UHPC 具有良好的韧性,能够在受到冲击或裂缝扩展时吸收较大的能量。
这使得 UHPC 在遭受意外冲击时具有更好的安全性。
3.优异的耐久性:UHPC 具有很高的密实度,能够有效抵抗水分和其他有害物质的侵入。
此外,UHPC 对化学侵蚀、冻融循环等环境因素也有很好的抵抗力。
4.良好的工作性:UHPC 具有良好的工作性,可以在现场轻松浇筑和成型。
这使得 UHPC 在施工过程中更加方便,降低了施工难度。
三、超高性能混凝土的应用由于 UHPC 具有高强度、高韧性和优异的耐久性,它在许多领域都有广泛的应用。
例如,UHPC 可以用于桥梁、隧道、高层建筑等承重结构的建造;也可以用于道路、铁路等基础设施的建设;还可以用于制作预制构件,如预制梁、预制板等。
UHPC的研究及在桥梁工程中应用综述摘要:近年来超高性能混凝土在各工程领域广泛应用,在近几年的桥梁建设当中逐渐增加,提高桥结构的稳定性。
本文根据超高性能混凝土材料运用桥梁工程上的特点,简单综述了UHPC的发展以及UHPC在桥梁工程中的应用。
关键词:桥梁工程;发展历程;超高性能;应用;中图分类号:U446;U448.22文献标识码:A0 引言混凝土是由多种建筑材料混合而成的,其主要成分为水泥、粗细骨料、水及其它外加剂,与传统的建筑材料相比,混凝土具有高强度及耗能较低,经济效益高,适应能力强,使用方便的特点。
从社会发展和技术进步的角度来看,混凝土仍然是最常用和最有效的建筑材料[1]。
在工程中对混凝土强度的要求越来越高,因此超高性能混凝土逐渐受到重视。
采用纤维与混凝土搅拌复合而成的材料(超高性能混凝土)具能够达到较好的力学性能和耐久性,符合较高的工程开发水平[2]。
近些年来,建筑行业的快速发展,对建筑材料的要求变的更高,高强度性能混凝土使用量提高,人们加强对超高性能混凝土方面的研究,取得一定的成果。
随着我国桥梁建设的发展,高性能混凝土也开始运用于桥梁建设,目前UHPC在桥梁工程中脱颖而出,并成功地应用于加固桥梁。
在桥梁建设中,人们对桥梁的维修及加固的重视,开始对桥梁面板的维修、防撞等进行进一步研究[3]。
同时,人们对桥梁建设的认识也越来越多,对桥梁质量的要求越来越苛刻,桥梁耐久性的要求也越来越高,实践表明,传统的混凝土桥梁在结构简单、功能单一方面存在许多问题。
1 超高性能混凝土的发展进程在20世纪上半叶,混凝土的研究仍在进行,并研制出抗压强度达到40MPa的混凝土;在70年代末,Yudenfreed团队使用超细磨的水泥,采用新型的搅拌技术(真空搅拌技术)研制出更高强度的水泥石,抗压强度可达240MPa。
后来发现,在混凝土中加入一些纤维(主要是钢纤维),使钢纤维与混凝土之间产生较大粘结力,极大提高混凝土的抗拉强度,这些混凝土被称为纤维增强混凝土;在80年代末,许多发达国家研究人员在前研究者的基础上继续进行高性能混凝土力学性能的研究,研制出更高强度的混凝土,其耐久性得到提高,抗压强度可达200MPa。
超高性能混凝土在桥梁工程中的应用实例一、引言超高性能混凝土(UHPC)是一种新型的高性能建筑材料,具有优异的力学性能、耐久性和抗震性能等优点,被广泛应用于桥梁工程领域。
本文将以实际案例为基础,详细介绍UHPC在桥梁工程中的应用。
二、UHPC的性能特点UHPC是指强度和耐久性均远高于传统混凝土的特殊混凝土,其主要特点如下:1. 高强度:UHPC的抗压强度通常在150MPa以上,远高于普通混凝土的强度。
2. 高韧性:UHPC具有较好的韧性,能够承受较大的变形和裂缝。
3. 耐久性好:UHPC中的材料具有耐久性好、抗渗性好等特点,不易受到气候等外界因素的影响。
4. 抗震性能好:UHPC由于其高强度和高韧性,能够有效地提高桥梁的抗震能力。
三、UHPC在桥梁工程中的应用实例1. 武汉长江二桥武汉长江二桥是中国大陆第一座跨越长江的公铁两用斜拉桥,也是世界上第一座采用UHPC作为主要结构材料的斜拉桥。
UHPC在这座桥梁中的应用主要体现在桥塔和桥墩上。
由于UHPC的高强度和耐久性,使得桥塔和桥墩的设计更加精细,可以减少结构体积和材料用量,同时提高了桥梁的抗震性能和耐久性。
2. 青岛海湾大桥青岛海湾大桥是一座跨越胶州湾的斜拉桥,是世界上首座采用UHPC作为主要结构材料的斜拉桥。
UHPC在这座桥梁中的应用主要体现在桥塔和桥墩上。
UHPC材料的高强度和耐久性使得桥塔和桥墩的设计更加简洁,同时增加了桥梁的抗震性能和耐久性。
3. 淮河大桥淮河大桥是一座跨越淮河的公铁两用悬索桥,也是世界上第一座采用UHPC作为主要结构材料的悬索桥。
UHPC在这座桥梁中的应用主要体现在桥塔和桥墩上。
由于UHPC具有高强度和耐久性,使得桥塔和桥墩的设计更加精细,同时提高了桥梁的抗震能力和耐久性。
4. 上海浦江大桥上海浦江大桥是一座跨越黄浦江的公铁两用斜拉桥,也是世界上最大的UHPC斜拉桥。
UHPC在这座桥梁中的应用主要体现在桥塔和桥墩上。
由于UHPC材料的高强度和耐久性,使得桥塔和桥墩的设计更加简洁,同时增加了桥梁的抗震性能和耐久性。
Road & Bridge Technology 228 2021·8 《华东科技》 桥梁高性能混凝土配合比设计及应用 马冬梅 (宁波顺通建设工程检测有限公司,浙江 宁波 315000)
摘要:在桥梁建设中,高性能混凝土发挥的积极作用是不容忽视的,会直接影响到桥梁的性能、质量。但因为高性能混凝土的成分配合比较为复杂,且难以做到通过统一标准来为其配合比性能提供有保障,因此,在具体应用中存在很大的复杂程度。所以,为了确保高性能混凝土的优势特点可以在桥梁建设中得到充分发挥,一定要加强其配合比设计与应用研究。 关键词:桥梁;高性能混凝土;配合比;应用研究
在社会经济高速发展带动下,道路、桥梁建设项目也随之不断增加。而要想车辆开通的顺畅及安全通行提供有力保障,就需要道路桥梁具备更高的性能,以及更长的使用寿命。但就以往很多桥梁工程的建设情况来看,很多工程引用的混凝土标准、质量都未达到相关要求,所以才会在投入使用后出现各类损坏问题,所以,为了提升桥梁使用寿命,一定要重视高性能混凝土的应用,以此来为桥梁工程的抗腐蚀、荷载能力提供有力保障。 1 高性能混凝土配合比设计原则 通过一系列试验,以及以往施工经验可以总结出,要想获得最佳配合比,就必须要遵循一定原则,同时对引用原料的特性做出充分考虑,才能够确保最终配制出的混凝土可以充分满足工程需求。首先,水胶比原则。混凝土若处于可塑状态,其水胶比也直接影响到最终强度。同时,也会给硬化混凝土具有的耐久性带来一定影响。混凝土强度、水胶比倒数是成正比的。在明确了水胶比之后,一定不能出现随意改变的清苦啊怒过;其次,密实体积原则,混凝土的主要骨架是由石子构成的,所以,石子之间的缝隙可以引用砂子来填充,之后再引用浆体来填充砂石之间的缝隙。在此基础上,还要做好砂石表面的包裹,从而尽可能减少砂石存在的阻力,为混凝土流动性提供有力保障。在可塑状态下,水。砂、水泥、石等所有的密实体积总和是混凝土的总体积,这一原则是准确计算混凝土配合比的重要基础。最后,最小用水量、最小水泥用量原则。简单来讲,就是在满足要求的基础上,尽可能减少水、水泥的用量,以此来获得最佳混凝土。 2 高性能混凝土配置技术路径 首先,对于矿物细掺料来讲,要将含有SiO2活性成分的矿物细掺料合理添加到高性能混凝土当中,进而使得桥梁工程混凝土的孔隙结构可以得到有效改善,尽可能的减少因为混凝土内部温度产生变化而出现的裂缝,进一步提升混凝土抗渗性。主要是因为高性能混凝土当中添加的优质的硅粉,以及粉末灰等矿物细掺料当中有含有SiO2。其次,对于高效减水剂来讲,为了确保高性能混凝土当中能够含有较低的水胶比,从而增强砼强度,就需要将适量的高效减水剂掺入到高性能混凝土当中。主要是因为高效减水剂可以在表面活性基团影响,所以,混凝土当中的凝胶颗粒表面会有一定的负电荷产生,且电性排斥下,会实现分散,以此来确保高性能混凝土可以拥有更理想的流动性。 3 高性能混凝土配比设计步骤 第一,拌合水量预算,要结合强度等级提出的要求,集合粗集料最大粒径,以及细集料细度模数来合理的预估拌合料用水量;第二,计算浆体体积,其主要是拌合用水体积,以及粉煤灰、水泥等胶凝材料的体积总和,浆体是用来进行集料孔隙的填充,浆体的体积的计算可以结合集料孔隙率来完成,通常都是在0.35-0.42之间。通常情况下,都是尽可能引用体积较小的浆体,以此来尽可能的降低浆集比。浆体体积中,将预估的水体积去除之后,水泥、粉煤灰等胶凝材料的体积便可以明确;第三,计算集料用量,主要是结合集料的实际体积,还有集料的表现密度,以及砂率来将砂、碎石的质量计算出来,然后结合不同的强度等级,外加剂等方面的具体情况来调整好粗集料、细集料的具体使用量;第四,计算混凝土中材料的实际用量。可以基于对集料表观密度,以及不同材料体积等方面的充分考虑来将各材料质量计算出来;第五,做好试配、调整工作,可以引用现场的原料来开展多次配置、调整;第六,重视现象、实验室论证。因为不同地区引用的材料大多都存在一定差异,所以,需要在施工现场,或者是实验室来开展相应的验证工作。也只有严格按照上述步骤来做好设计,才能够确保配合比的科学合理性。 4 高性能混凝土配合比参数 一是,水胶比。对于高性能混凝土来讲,其最显著的一个特征就是水胶比较低。且经过一系列试验证明,高性能混凝土的强度会随着水胶比的降低而慢慢升高,所以,强度和水胶比的倒数是成正比的,是高性能混凝土中不可忽视的质量控制条件。 二是,浆集比。主要指的是在高性能混凝土中,水泥浆体积、集料体积之间的比例。通过结合与之相关的研究资料可以明确,若浆集体积的比例是35:65,那么高性能混凝土不论是尺寸的稳定、强度,还是工作性等方面的性能都较为理想。且在具体应用中,针对不同强度等级的混凝土来讲,等级越低,其中添加的胶凝材料也要适当减少。同时,要确保胶凝材料使用量可以得到合理控制。 三是,砂率。一般情况下,混混凝土砂率若增加,混凝土的黏聚性也会得到显著提升,但弹性模量会有所降低。因此,要结合集料集配等级,还有胶凝材料量,还有泵送要求来作出综合分析,以此来准确把握混凝土当中的砂率。 四是,高效减水剂使用量。在桥梁工程建设中,高性能混凝土当中具体要加入多少高效减水剂,需要结合坍落度来确定。一般情况下,高效减水剂的添加量都会控制在百分之一到百分之二之间,此时发挥的效果是非常显著的。 5 在桥梁实例中的应用分析 在某改建工程中,高性能混凝土主要是应用于预制后张T型梁当中,一共800片,单片使用高性能混凝土大约为53m3,在具体施工中,灌注非常流畅,所有梁的关注时间都在1.5h~2h之间。在固定了混凝土之后,在拆模时可以发现梁体表面不仅非常平整,也不存在裂缝,且颜色非常均匀,只在下翼缘的一些区域除了少量的气泡、水纹。在混凝土具体配置中,原料质量出现的波动属于正常情况,所有的指标虽然都处于合格范围当中,但还是会给混凝土性能带来一些影响,在施工性能上的影响是最显著的。同时,环境温湿度也会影响到施工性能,所以,必须要对混凝土配合比作出恰当调整,以此来为混凝土质量、外观始终做到协调一致提供有力保障。 混凝土生产控制过程中,对于施工原材料的相关实验数据、具体配置情况,实验室都作出了及时、全面把握,以此来为施工配合比提供动态管理,为混凝土质量提供有力保障。在实际应用中,质量变化较为频繁,其中较为显著的就是比表面积,以及石膏质量等方面。且不论是哪一项指标发生变化都会影响到砼的施工性能,所以,必须要对混凝土中的复配成分,还有砼配合比作出恰当调整。若出现坍落度过快损失的情况,可以通过适当的增加粉煤灰来合理的减少水泥使用量,保障施工质量。 6 结语 综上所述,在桥梁施工中,高性能混凝土很早就开始应用,也取得了较为显著的应用效果,对提升桥梁施工质量,以及使用寿命等方面具有积极作用。但是需要注意的是一直以来都未做到统一标准,所以,在具体引用中,要想确保高性能混凝土的积极作用得到充分发挥,还需要其施工人员结合具体情况,以及工程特点来做好配合比设计,以此来为高性能混凝土的性能提供有力保障,充分满足施工需求。 参考文献: [1]陆立友.高性能混凝土配合比设计及施工技术研究[J].交通科技与管理,2020(14):0016-0017. [2]张晓炜.论优化高性能混凝土配合比的具体措施研究[J].四川水泥, 2020(9):10-11. [3]王林辉.桥梁高性能混凝土配合比设计及应用浅谈[J].价值工程, 2020(10):111-112.