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超高性能混凝土的应用

发布时间:2020-11-26 08:38人气:

                                                                 
uhpc高强性能混凝土
超高性能混凝土的应用
超高性能混凝土(UHPC)作为一种具有超高的力学性能和超高的耐久性能的水泥基复合资料,自年研发胜利后,便惹起了桥梁界的极大兴味和高度注重。在桥梁工程中,UHPC已被应用于主梁构造、拱桥主拱、华夫板桥面构造、桥梁接缝及旧桥加固等多方面。据不完整统计,到年底为止,世界各国已有超越座桥梁采用UHPC作为主要或局部建筑资料,超越座桥梁采用UHPC作为主体构造资料。
一、UHPC资料在全球桥梁工程中的应用
图1给出了世界各国采用UHPC作为主要或局部建筑资料的桥梁散布图(不完整统计),从图1能够看出,目前将UHPC资料作为主要或局部建筑资料的桥梁主要散布在亚洲(东亚、东南亚)、欧洲、北美洲和大洋洲,主要包括马来西亚、中国、日本、韩国、越南、缅甸、法国、德国、瑞士、荷兰、奥天时、捷克共和国、意大利、斯洛文尼亚、西班牙、加拿大、美国、澳大利亚、新西兰等国度。其中马来西亚、美国、加拿大、中国、日本等国度应用UHPC资料的桥梁均在20座以上。
图1UHPC在国内外桥梁应用状况不完整统计图
在UHPC桥梁构造的应用和推行方面,马来西亚目前曾经处于世界抢先程度,仅马来西亚一国就曾经建成93座(年底)UHPC桥梁,均为主梁构造采用UHPC资料。北美洲(加拿大和美国)主要将UHPC资料应用于桥梁接缝,约有座采用UHPC资料的桥梁,其中约有10座为主体构造(主梁)采用UHPC资料,其他座主要将UHPC应用于桥面板接缝等部分结构。而中国目前约有32座桥梁采用了UHPC资料,其中约有5座桥梁主体构造(主梁、拱圈)采用UHPC资料,其他27座主要用于钢-UHPC轻型组合桥面构造、现浇接缝、维修加固等方面。
二、各国代表性UHPC桥梁
下表列出了局部具有代表性的UHPC桥梁。下面就世界各国具有代表性的UHPC桥梁做扼要引见。
1、加拿大
年在加拿大魁北克省舍布鲁克市建成了世界上第一座UHPC人行桥Sherbrooke人行桥,该桥为预应力UHPC空间桁架构造,跨径,采用了法国的UHPC资料,如图2所示。桥面板采用3cm厚UHPC板,桁架腹杆采用直径的钢管UHPC,下弦采用预制UHPC梁节段,节段内未配置普通钢筋,仅采用后张预应力拼装而成。由于UHPC的运用构造自严重大减轻,并有效抵御了当地严冬零下30℃条件重复冻融腐蚀,该桥在年取得Nova奖提名。
图2加拿大Sherbrooke人行桥
2、法国
法国是第一个将UHPC胜利商业化的国度,并于年建成了世界上最早的UHPC公路桥–Bourg-lès-ValenceOA4和OA6跨线桥。OA4桥主梁为跨径22.5m的π形UHPC梁,高0.9m,宽2.4m,UHPC桥面板厚仅,梁重37吨。年,法国建造了跨径为47.4m的UHPC箱形梁公路桥–跨线桥,UHPC箱形主梁顶板宽4.4m,高度1.。UHPC桥面板上不铺设防水层和沥青混凝土铺装层,厚度的箱梁顶板既是桥面板也是行车道路面板。
3、日本
年,日本第一座UHPC人行桥Sakata-Mirai桥建造完成,如图3所示,该桥主跨跨径49.2m,主梁截面方式为箱梁,采用预制拼装法施工,预制梁段间采用预应力张拉拼接完成。尔后,日本相继建造了多座UHPC人行桥,如Yamagata桥和Tahara桥等均采用了箱梁截面作为主梁的截面方式。日本第一座公路UHPC桥梁为修建于年的HorikoshiHighwayC-rampFukuoka桥,跨径为。十分有意义的是,年日本将UHPC资料应用于顶推导梁的下弦杆,完成了一座全长长,宽的预应力混凝土波形钢腹板箱梁桥(Torisalogawa桥)的顶推施工,如图4所示。
超高性能混凝土(UHPC)由Rhodia、Lafarge和Bouygues、VSL利公司开发,并被注册专利为Ductal,与传统混凝土相比,超高性能混凝土有很多优点:超高性能混凝土的抗压强度高于MPa,约是传统混凝土的3倍以上。超高性能混凝土具有优良的韧性和断裂能,和高性能混凝土相比,超高性能混凝土的韧性进步了倍以上,和一些金属相当,使得混凝土构造在超载环境下或地震中具有更优良的构造牢靠性。
超高性能混凝土具有优良的耐久性能,可大幅度进步混凝土构造的运用寿命,减小混凝土构造的维修费用。超高性能混凝土简直是不浸透性的,简直无碳化,氯离子浸透和硫酸盐浸透也简直为零。超高性能混凝土优良的耐磨性能延长了桥梁的运用寿命,而超高性能混凝土的抗腐蚀性能为混凝土构造在恶劣环境下提供了维护。在开裂情形下,由于超高性能混凝土存在大量未水化水泥颗粒,使得混凝土具有自修复功用。
超高性能混凝土构造自重约是传统混凝土构造的1/3或1/2,显着降低了静荷载。自重的减少有利于制造更细长的建筑构造,降低了混凝土构造的厚度,俭省了资料和本钱,降低工程总造价。超高性能混凝土可减少预应力钢筋,为建筑构造提供了更大的自在。
虽然超高性能混凝土具有很多显着的优点,但也存在一些缺陷,比方:超高性能混凝土的水泥用量高达~kg/m3,增大了水化热,产生收缩。制备超高性能混凝土的原资料通常为水泥、硅灰、石英砂、石英粉、钢纤维和超塑化剂等,消费本钱是普通混凝土的数倍。为了进步超高性能混凝土中辅助性胶凝资料的活性,消费超高性能混凝土时常常采用蒸汽或蒸压养护,复杂的消费工艺限制了超高性能混凝土在实践工程中的应用。由于水胶比很低、超细颗粒用量高、超塑化剂掺量大,超高性能混凝土表现出粘性大和坍落度损失大的缺陷,不利于超高性能混凝土的浇筑。由于超高性能混凝土中含有大量未水化的水泥颗粒,这些未水化的水泥颗粒在混凝土构造运用过程中可能会继续水化,可能会影响混凝土构造的尺寸稳定性。在大多数工程中,传统混凝土可满足性能请求,而超高性能混凝土价钱昂贵,难以取代传统混凝土。
自超高性能混凝土问世以来,关于超高性能混凝土的原资料、消费工艺、养护方式、力学性能、耐久性能、水化微观构造等停止了许多的研讨,在实践工程中也得到了应用。
随同着建筑施工技术的开展,我国乃至世界各地具有地标性质的超高层建筑如雨后春笋般涌现,其施工更请求高效率、高性能、低能耗。随着建筑技术的开展,高层、超高层建筑中大量运用到高强、超高强混凝土,混凝土的配置及其超高泵送技术是其中的重要一环。
超高性能混凝土具有强度高、负荷才能大、资源和能源耗费少、耐久性好等优点,能满足土木与建筑工程轻量化、高层化、大跨化、重载化以及耐久化等诸多方面的请求,是混凝土科学与技术开展的主要方向。我国的科研人员对超高性能混凝土停止了持续的、行之有效的研讨,在配制技术与配比参数、微观构造与宏观构造、强度性能与变形性能、收缩湿胀与耐久性能方面停止了研讨,并用于理论。
上海环球金融中心高性能混凝土浇筑技术
上海环球金融中心是高性能混凝土应用的一个很好的范例。据上海建工集团副总工程师龚剑引见,超高层建筑对混凝土的强度及性能请求很高。以往,高性能混凝土作为特种混凝土在工程中应用较少,技术尚不成熟。上海建工在该项目的施工过程中,创新研制出了采用特殊外加剂配制的高性能混凝土浇筑技术。运用这一创新的大致积混凝土施工的综合技术,直径达米、厚4.5米、总方量达2.89万立方米的主楼底板混凝土在42个小时内一次连续浇捣完成,发明了超高层建筑工程中大致积混凝土一次浇捣的当时世界新纪录。在竖向构造中,应用免振浇捣的自密实混凝土技术,处理了关键性施工难题,使混凝土施工技术上了一个新台阶。广州西塔高性能混凝土技术新打破
在广州西塔的建立过程中,建立者们攻克了诸多世界级施工难题,完成了高性能混凝土技术新打破。建筑总高度达.5米的广州西塔是中国第三高楼,由中国建筑工程总公司和广州市建筑集团有限公司结合体承建。整个建筑设计为筒中筒构造体系,钢管混凝土巨型斜交网格柱外筒,钢筋混凝土剪力墙内筒,钢筋混凝土组合楼盖衔接内外筒。且构造在平面和竖向不时变化,特别是69层以上酒店层的变化幅度最为突出。这种共同创新的筒中筒构造体系决议西塔的建立尤为复杂和施工难度极高。建立者积极组织展开各种实验和科技攻关,将高性能混凝土一次胜利泵送到米高度。
超高性能混凝土(以下简称UHPC)是近三十年内开展起来的一种新型水泥基复合资料,具有超高的力学性能和耐久性,并兼具良好的韧性、黏结性能和抗冲击、抗疲倦性能。近年来,随着UHPC制备技术的不时成熟,其性能的优越性逐渐被群众认知,UHPC成为混凝土范畴的研讨热点,普遍用于构造、装饰、加固、快修、铺装、接缝填注等。但由于其本钱较高,现阶段国内外UHPC的应用技术研讨与试点工程主要停留在桥梁工程、建筑外墙装饰工程以及少量既有混凝土建筑的维修加固工程。许多专家学者积极探究UHPC在建筑构造工程中应用的可行性,其中,装配式建筑范畴的应用备受关注。
从UHPC的分类动身,剖析UHPC在装配式建筑范畴的应用前景,在此根底上提出装配式建筑用UHPC的质量控制指标体系,以期推进UHPC在装配式建筑范畴的应用。
1.UHPC分类
依据对UHPC应用现状的调研,UHPC的主要应用工程类别及部位如下:
(1)桥梁工程,包括现浇桥面铺装、桥梁湿接缝、预制桥面板、桥面铺装、预制箱梁;(2)建筑工程,包括建筑外墙装饰板、小型预制构件(楼梯、阳台)、装配式预制构件节点衔接;(3)市政工程,包括预制盖板、预制综合管廊、根底设备构造加固等。
综合UHPC用处与原资料组成体系的不同,将UHPC分为构造类UHPC和装饰类UHPC,见表1。
2.UHPC在装配式建筑中的应用
2.1建筑外墙装饰
UHPC用于建筑外墙装饰是UHPC最重要也是最为普遍的应用范畴之一,包括镂空幕墙、遮阳板、三明治保温墙板、干挂或湿贴装饰面板等。UHPC以其超高强度、超高韧性和超高耐久性,使其可以在满足构造承载力的请求下,减少构造横截面的尺寸,做到轻质薄壁,让建筑设计师能够打破资料的约束,设计出轻盈漂亮的构造外形。以法国马塞Marseille圣让港的欧洲和地中海文化博物馆(以下简称MuCEM)为例,其镂空围护幕墙由UHPC建造而成,制造精巧。精致华美的花纹表现了地中海文化和手工艺的长久传统,同时也突出展示了超高性能资料在建筑装饰范畴优越的综合性能和宏大的应用潜力。

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