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uhpc混凝土是什么

发布时间:2021-04-15 13:50人气:

                                                                               
1990年代,法国承包商Bouygues首次将超高性能混凝土(UHPC)引入为活性粉末混凝土。从那时起,法国,日本,马来西亚,韩国和许多其他国家采用该材料将其应用于桥梁和其他工程领域,并取得了重要而积极的进展。 2001年,法国率先使用超高性能混凝土(UHPC)建造了一座铁路桥梁,该桥梁的横截面为由5个双T型梁组成的π形横截面。
超高性能混凝土(UHPC)的主要成分是波兰水泥,其他水泥基材料,细砂,纤维增强复合材料,高比例减水剂等,如图1所示。
图1超高性能混凝土(UHPC)的主要成分
目前,还没有公认的超高性能混凝土(UHPC)统一定义。一般来说,它的抗压强度在117到152 MPa之间,是传统混凝土抗压强度的5倍。抗压强度不是其最重要的特征。拉伸强度和拉伸延展性是超高性能混凝土(UHPC)的关键和最突出的特征。高拉伸强度使其剪切强度高,并消除了构件的箍筋。取消了构件箍筋后,可以显着简化和简化预制混凝土构件产品的设计和生产。另外,还可以显着减小部件的腹板宽度,从而减轻部件的重量。
超高性能混凝土(UHPC)和传统混凝土的拉伸性能有显着差异。例如(参见图2),传统混凝土的抗弯拉伸强度(28MPa)约为3 MPa,而相应的超高性能混凝土(UHPC)的抗弯拉伸强度是前者的10倍。更有趣的是,根据ASTM C1609标准制造的超高性能混凝土(UHPC)棱镜可以变形至跨度的1/150,而强度不会显着降低。该性能充分证明了超高性能混凝土(UHPC)可以具有超强的韧性以及超强的吸收和消散能量的能力,而无需诉诸于钢筋的存在。
图2超高性能混凝土(UHPC)与传统混凝土的比较
下图3所示的房屋中使用的空心楼板是两层预制的预应力混凝土空心楼板,跨度为18m,厚度为60mm。此设计中没有钢筋,也没有预应力筋。上法兰为25.5mm厚,腹板为50mm宽,腹板上开有多个孔,用于安装相关设备。整个地板的重量基本上等于厚度为102mm的坚固地板。借助这种大跨度产品,可以将多层住宅建筑设计为底层的无柱停车场,这将提高住宅的安全性。
图3超高性能混凝土(UHPC)空心楼板的设计实例
另一个例子是用于加速桥梁建设的优化工字梁桥面(见图4)。腹板宽度为102mm,肋板的上凸缘仅为50-76mm,而凸缘的总厚度仅为203mm。因此,与传统的混凝土产品相比,该产品的重量仅为混凝土的50%,而使用的钢筋却少了30%。该网并非设计为使用马stir,这大大简化了预制组件的设计和生产。产品总厚度为2.7m,跨度可达76.2m。
图4用于加速桥梁建设的超高性能混凝土(UHPC)工字梁平板组件
3.超高性能混凝土(UHPC)的研究
在美国,在美国公路管理局(FHWA)和当地大学的资助下,许多州交通部门正在开发和研究超高性能混凝土(UHPC)在桥梁工程中的应用。特别值得一提的是,在过去的十年中,弗吉尼亚州使用超高性能混凝土(UHPC)生产工字梁,爱德华则使用超高性能混凝土(UHPC)建造了两座桥梁,其中一座使用超高性能混凝土(UHPC)梁,另一种使用超高性能混凝土(UHPC)桥面。实际上,美国的一些公司已经开始在市场上包装和销售超高性能混凝土(UHPC)。但是,由于这些袋的超高性能混凝土(UHPC)非常昂贵,因此只能在弗吉尼亚州和爱德华州用于美国公路管理局(FHWA)资助的示范项目,并且也主要用于联合预制混凝土构件之间的面积很大,使用范围非常有限。
为了在美国促进或促进超高性能混凝土(UHPC)的应用,需要满足两个基本条件:1)包装成袋的超高性能混凝土(UHPC)混合物的价格为23,500人民币/立方米,必须控制超高性能混凝土原材的价格,并将其降低到每码不到1000美元(折合人民币9400元/ m3); 2)迫切需要开发一种新的结构系统,其中的结构可以充分利用超高性能混凝土(UHPC)的材料特性,从而可以降低结构部件的自重至少达到50%,同时满足强度,刚度和耐久性的要求。美国的PCI致力于通过开发和整合相关资源来满足这两个条件,主要是通过为大量的独立公司(Wiss,Janney,Elstner)和相关大学(例如北卡罗来纳州内布拉斯加州林肯大学)提供资金大学,俄亥俄州立大学)发起了一个实施项目。
目前,该项目的第一阶段已经完成,相关报告内容已向PCI制造商成员公布。已经很好地满足了两个既定目标,即超高性能混凝土(UHPC)的原材料成本低廉和结构部件性能的优化。当实现该主题项目的目标时,可以预见,基于其较低的成本价格,UHPC相关产品将具有相当的竞争力。制作了一些桥梁构件和建筑构件的全尺寸试件,并进行了相关的实验研究。当大多数组件产品损坏时,它们的承载能力明显高于其所需的承载能力。而且,与传统混凝土相比,这种材料类似于陶瓷,孔隙率为零,使用寿命可达数百甚至数百年。 PCI项目的第二阶段目前正在进行中,包括全面的结构组件和整体结构测试。目的是检查,完善和验证在主题项目的第一阶段中起草的相关设计准则。
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