超高性能混凝土在桥梁工程的应用

前言：本站为你精心整理了超高性能混凝土在桥梁工程的应用范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

摘要：超高性能混凝土是一种新型水泥基材料，凭借优异的力学性能和耐久性能受到了广泛关注。基于此，分析了超高性能混凝土的研发情况，具体探讨了其制备方法以及在桥梁工程中的应用优越性，并结合工程实例探讨了超高性能混凝土的实际应用情况，经过实践证明：其性能优良，能够有效延长桥梁的使用寿命。

关键词：UHPC；桥梁工程；混凝土配比

1超高性能混凝土的研发概述

自20世纪以来，世界各国工程建设规模不断扩大、施工技术持续更新，相应的工程结构一直朝着更高、更长、更深的方向发展，由此对施工材料也不断提出新的要求。如今，世界各国关于超高性能混凝土的研究依旧在持续进行，2004年UHPC国际会议上提出，UHPC虽命名为混凝土材料，但是依旧可以认为是一种新型水泥基建筑材料。我国自20世纪90年代开始进行UHPC研究，已经出台了国家标准《活性粉末混凝土》（GB/T31387—2015），中国公路学会《活性粉末混凝土组合桥面结构技术指南》已形成征求意见稿。在今后相当长的一段时间内我国工程建设规模将持续扩大，同时对节能减排、防治污染等要求也在不断提高，由此UHPC具有广阔的发展前景，本文主要针对超高性能混凝土在桥梁中的应用展开分析[1]。

2超高性能混凝土的制备与应用优越性

2.1超高性能混凝土的制备

与普通混凝土相比，超高性能混凝土的组成和配置方法均有所不同，主要体现在以下几个方面：（1）超低水胶比；（2）添加高活性火山灰掺和料、钢纤维、高效减水剂；（3）无粗集料。根据上述区别，在UHPC制备时需做好以下几项工作：（1）优化材料配比，剔除粒径＞1mm的粗骨料，提高堆积密度，减小UHPC孔隙率；（2）选择与活性组分相容性较好的高效减水剂，在保证材料工作性能的同时最大限度地减小水胶比；（3）UHPC水胶比小、掺有钢纤维（易结团），料浆制备时必须要保证各组分混合均匀，对此需控制好投料顺序、搅拌时间；（4）UHPC浇筑宜选用振动平台，不宜采用振捣棒振捣，以免影响纤维排列方向，导致混凝土抗拉性能下降，同时宜采用高温高压养护方法。

2.2超高性能混凝土的应用优越性

超高性能混凝土性能优越，如：抗压/抗拉强度好、体积稳定性以及耐久性好，十分适用于桥梁领域，尤其是预应力桥梁，具体可将其应用优越性归纳如下：（1）UHPC抗压强度大，可增大桥梁承载能力、减小变形；（2）UHPC抗折强度大，能使桥梁承受较大的弯曲、拉力，甚至开裂后依旧具有较好的抗拉能力；（3）UHPC变形性能、断裂韧性好，桥梁结构整体抗震性能好；（4）UHPC收缩、徐变变形较大，可减小预应力损失；（5）UHPC耐久性好，能够使桥梁更好地适应恶劣环境，延长使用寿命。综上，将UHPC应用于桥梁工程中，可有效减少材料用量、减小桥梁结构自重、增大桥梁跨度，切实保证桥梁运行安全性、可靠性，获得更大的社会经济效益。

3超高性能混凝土在桥梁工程中的应用实例

3.1工程概况

某混合梁斜拉桥，跨径为81m+175m，桥面宽度为32m。该桥梁工程中，钢筋混凝土桥塔高度为70m，斜拉索采用平行钢丝体系，其中主梁为混合梁，主跨、边跨分别为钢箱梁、预应力混凝土箱梁，主跨侧距桥塔中心线8.75m位置是钢混结合段。

3.2混凝土施工方案

本项目边跨混凝土梁施工采用满堂支架现浇的方法，根据相关资料调查与施工现场勘测可得，桥位处水流速度达到了5~6m/s，无法采取水路运输或是搭设栈桥的方法，对此钢箱梁采取现场组拼+缆索吊吊装的施工方案。本次施工中如何确保钢混结合段受力可靠是一大关键点，也是一大难点，设计阶段主要考虑此段内腔混凝土采用C55，相应的施工时需对斜拉索进行分阶段张拉；施工阶段考虑到施工简化问题，提出斜拉索一次张拉到位，为保证结合段受力决定将原本的C55混凝土替换为强度达100MPa的超高性能混凝土[2]。

3.3超高性能混凝土配比试验

3.3.1UHPC材料试配

本项目中UHPC在工厂完成混合后，运至施工现场进行加水拌和，现场拌和水胶比为0.18~0.20，用水量9.5%，试件尺寸为100mm3的正方体。

3.3.2模型试验

施工现场开展混合梁结合段混凝土模型试验，具体结果见表2、3，基本达到预期目标。

3.4UHPC现场施工

（1）现场拌和

本项目在工程现场商品混凝土站进行UHPC拌和，在砂石料仓加入袋装UHPC，经调试后确定搅拌时间为5min。1个仓连续搅拌UHPC，总浇筑量、浇筑时间为90m3、16h。每罐搅拌2m3混凝土，下料质量、水分别控制在5t、470kg。

（2）现场浇筑

UHPC无粗集料，极易漏浆，对此浇筑前必须全面检查模板与钢箱梁形成的腔室，若发现较大缝隙，及时以土工布塞堵，切实保证浇筑工作的顺利开展。现场配备1台天泵，按“先底板C55普通混凝土、后UHPC”顺序浇筑，两种混凝土交界位置加强振捣。

（3）施工注意事项

施工中应注意以下方面：①UHPC对加水量敏感，需精确计量；②UHPC黏度大，泵送必须连续无中断；③UHPC坍落度大，模板必须密封严实；④UHPC养护要求高，应严格做好高温高压养护工作。

4结语

综上所述，超高性能混凝土UHPC性能优良，能满足桥梁结构跨径更大、结构尺寸更小的需求，对不良环境适应力强，能有效延长桥梁使用寿命，具有极大的推广和应用价值。我国目前在超高性能混凝土的研究方面还处于起步阶段，今后应不断总结国内外先进经验，同时加强UHPC的实践应用推广，不断完善相关应用指南、技术标准，为工程作业提供可靠指导，切实保证桥梁工程事业的不断进步与发展。

参考文献：

[1]张云升，张文华，陈振宇.综论超高性能混凝土：设计制备•微观结构•力学与耐久性•工程应用[J].材料导报，2017（23）：1-16.

[2]张吉松，赵颖华，蒋治鑫.低水泥用量超高性能混凝土力学性能及微结构试验[J].大连海事大学学报，2017，43（2）：123-128.

作者:张海林 单位:山西省晋中路桥建设集团有限公司