超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC),具有优异的韧性和断裂能,使得混凝土结构在超载环境下或地震中具有更优异的结构可靠性。UHPC具有高耐久性,密实度高,氯离子和硫酸盐渗透几乎为零,其抗腐蚀性能为混凝土结构在恶劣环境中提供了保护,极大限度地提高混凝土结构的使用寿命,减少维修费用。在开裂情况下,UHPC内部存在大量未开化颗粒,使得其具有自修复功能。
UHPC 相对于普通混凝土更能适应各种恶劣环境的侵蚀,因此也是经常运用到各类混凝土结构加固、修复工程中,最常见的是路面、桥面的修复以及各类房建、桥梁等工程的加固。所以,在恶劣的环境条件下,高耐久性的 UHPC 既可以减少结构维护的费用,也能够使工程得到牢靠的修缮,这就使得 UHPC 这类新型实用的建筑材料具备了很好的市场竞争力。不仅如此,它也是一种极好的建筑保护材料,性能俱佳。
美国康涅狄格大学从2015年开始的一个研究项目,试验分析用超高性能混凝土材料维修加固受锈蚀损伤的钢梁端部,对维修方法与恢复钢梁承载能力的可行性展开了研究。
研究主要针对最常用的钢板梁,设计了三种超高性能混凝土维修加固方案,用以研究不同抗剪连接件设置方式和不同超高性能混凝土层高度对结构受力的影响,通过系列足尺梁的三点加载抗弯试验进行了测试,测试结果显示:三种超高性能混凝土维修方案均有效地恢复了锈蚀损伤钢板梁的承载与抗剪能力。
常用 UHPC 抗压强度在 1 5 0 MPa ~250MPa范围。在此范围,采用常规的强制式搅 拌、密实方法(自密实或振动)成型和养护(常温保湿或常压蒸汽养护),就能够进行现浇和预制应用。
基于以上优点,UHPC特别适合做加固修补材料,学术界和工程界也都对其用于加固做了许多的研究,目前在实际工程中也有应用。
润扬长江公路大桥桥面铺装重置工程
润扬长江公路大桥是江苏省公路主骨架和跨长江公路通道规划的重要组成部分。润扬大桥由主跨1490m的南汊悬索桥和406m的北汊斜拉桥组成,于2004年夏季完成钢桥面铺装,铺装采用下层2.5cm环氧沥青+上层3.0cm环氧沥青的结构方案,全桥于2005年5月通车。随着服役时间的不断延长,以及交通量日益增长,尤其是车辆类型日益大型化、重型化,钢桥面正交异性板应力幅值增大、循环次数增多,钢桥面铺装及正交异性板疲劳损伤问题也日益突出。
润扬长江公路大桥钢桥面铺装重置工程首次采用了以缓粘结湿粘结剂代替栓钉粘结防水抗滑层的新工艺(RBChip),用免蒸养型超高性能混凝土(UHPC)代替传统环氧沥青。
武汉军山长江大桥钢桥面加固改造
武汉军山长江大桥大桥为主跨460m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主桥长964m,桥面全宽38.8m,双向六车道。 武汉军山长江大桥是国家干线公路网中“一纵一横”两条主干道——京港澳高速公路(G4)和沪渝高速公路(G50)共用的跨越长江的特大型高速公路桥梁,承受着繁重的交通任务。武汉军山长江大桥运营18年后,针对该桥通行超载超限车辆多、病害多等特点,2017年7月30日至2018年12月14日期间封闭施工。在施工期间,采用“半幅封闭施工,半幅双向通行”的交通管制模式,建立钢箱梁应急监测系统,采取钢桥面裂缝处治和超高性能混凝土(UHPC)组合桥面改造等先进施工工艺技术。
来源:混凝土和UHPC、磐固加固技术
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