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超高性能混凝土工程應(yīng)用

2019-02-27 13:12:01 作者：鞠麗艷來(lái)源：混凝土與水泥制品雜志分享至：

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，簡(jiǎn)稱UHPC），也稱作活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，簡(jiǎn)稱RPC），可實(shí)現(xiàn)工程材料性能的大跨越。超高性能混凝土“包含兩個(gè)方面‘超高’——超高的耐久性和超高的力學(xué)性能。

超高性能混凝土參數(shù)與傳統(tǒng)混凝土對(duì)比

超高性能混凝土包含兩個(gè)方面的”超高“，即超高的耐久性和超高的力學(xué)性能（普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土的性能對(duì)比見(jiàn)表1）。

超高性能混凝土與普通混凝土、高性能混凝土不同之處在于：不使用粗骨料，必須使用硅灰和纖維（鋼纖維或復(fù)合有機(jī)纖維），水泥用量較大，水膠比很低。超高性能混凝土的組成見(jiàn)表2。

目前，超高性能混凝土已經(jīng)在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，如大跨徑人行天橋、公路鐵路橋梁、薄壁筒倉(cāng)、核廢料罐、鋼索錨固加強(qiáng)板、ATM機(jī)保護(hù)殼等。可以預(yù)計(jì)，未來(lái)超高性能混凝土?xí)性絹?lái)越多的應(yīng)用。圖1為超高性能混凝土構(gòu)件及試驗(yàn)。

圖 1 超高性能混凝土構(gòu)件及試驗(yàn)

超高性能混凝土應(yīng)用工程實(shí)例2016年全預(yù)制拼裝超高性能混凝土橋梁—北辰三角洲橫四路跨街天橋在長(zhǎng)沙正式建成通車（如圖2所示）。該橋梁拼裝完成僅用10h，相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑方式，工期大為縮短。

圖 2 長(zhǎng)沙北辰三角洲橫四路跨街天橋

北辰三角洲橫四路跨街天橋上部結(jié)構(gòu)采用R150單箱三室魚(yú)腹式節(jié)段預(yù)制拼裝預(yù)應(yīng)力超高性能混凝土連續(xù)箱梁，跨徑布置為27.6m+36.8m+6.4m（懸臂），橋?qū)?.5m，全長(zhǎng)70.8m；下部結(jié)構(gòu)采用R100超高性能混凝土雙向曲線花瓶式整體預(yù)制橋墩，預(yù)制主梁由14個(gè)長(zhǎng)4.6m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段和1個(gè)平均長(zhǎng)度6.5m的異形段組成，預(yù)應(yīng)力孔道采用100MPa的超高性能灌漿料。箱梁采用短線預(yù)制、長(zhǎng)線拼裝工藝進(jìn)行施工，2個(gè)5.4m高的橋墩均為整墩預(yù)制吊裝施工。設(shè)計(jì)荷載為城-B級(jí)車道荷載及4kN/m2人群荷載，設(shè)計(jì)行車速度30km/h。該工程的主要特點(diǎn)是：箱梁和橋墩均采用超高性能水泥基材料制造，橋梁的承載和長(zhǎng)期性能得以顯著提升；主梁短線預(yù)制、長(zhǎng)線拼裝，橋墩整體預(yù)制吊裝，可適應(yīng)城市橋梁建設(shè)快速、環(huán)保的要求；結(jié)構(gòu)耐久性優(yōu)異，可實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)使用壽命期內(nèi)的免維護(hù)；結(jié)構(gòu)輕盈、外形美觀，36.8m主跨一跨過(guò)街，跨高比1/28，箱梁底板厚8cm、頂板厚10cm。

上海軌道交通建設(shè)應(yīng)用UHPC可行性分析

軌道交通橋梁面層與橋梁加固

在”十四五“上海軌道交通建設(shè)崇明線崇啟大橋的改建工程中，5號(hào)線南延伸的閔浦二橋的橋面系目前已應(yīng)用超高性能混凝土。

預(yù)制樓梯

上海軌道交通13號(hào)線二期開(kāi)始推廣預(yù)制樓梯（如圖3所示），目前樓梯整體重量偏重，在地下空間吊裝安裝不方便，未來(lái)可考慮應(yīng)用超高性能混凝土，減輕重量，提高韌性。

圖 3 UHPC樓梯板

預(yù)制疏散平臺(tái)板

超高性能混凝土因強(qiáng)度高、韌性好，耐火極限超2h，可滿足地鐵疏散規(guī)范的耐火極限要求（如圖4所示）。

圖 4 UPHC疏散平臺(tái)

車站預(yù)制上排熱風(fēng)道板

超高性能混凝土因輕質(zhì)高強(qiáng)、高韌性及高抗火性能，可成為車站預(yù)制風(fēng)道板的首選（如圖5所示）。

圖 5 車站上排熱風(fēng)道板

綜上所述，超高性能混凝土在軌道交通工程建設(shè)中的應(yīng)用具有可行性。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)超高性能混凝土特性及已成功實(shí)施的工程實(shí)例，結(jié)合上海軌道交通工程建設(shè)的需求，如橋梁改造特別是橋面系工程、預(yù)制樓梯工程、隧道疏散平臺(tái)板、車站上排熱風(fēng)道板等，進(jìn)行有針對(duì)性的超高性能混凝土應(yīng)用研究，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，可為新材料在重大工程中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。超高性能混凝土的應(yīng)用將促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)工程向預(yù)制裝配式發(fā)展。

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