【52监测网】第189期 超高性能混凝土及其在桥梁加固中的应用
 52监测网专家报告分享-第189期 《超高性能混凝土及其在桥梁加固中的应用》 黄政宇教授 湖南大学 超高性能混凝土的本质 • 定义
超高性能混凝土材料性能的特点
超高性能混凝土结构的特点 • 结构自重较小；设计自由度大；韧性好；耐久性高；符合可持续发展；
超高性能混凝土应用领域 • 水利工程、建筑工程、轨道交通、核电工程、海洋工程、桥梁工程、安防工程、电力工程、工程耐磨、机床床身；
国外几种典型超高性能混凝土的特点
超高性能混凝土基本性能 1）超高性能混凝土拌合物的性能 • 超高性能混凝土拌合物的粘度一般较高，但稠度可以调节，易于泵送，能实现自密实浇筑； • 对于自密实、大流态的拌合物，可采用坍落扩展度或流动度来评价稠度； • 对于塑性和低塑性拌合物，可采用坍落度来评价稠度； • 对于干硬性或需要挤压、强力振捣成型的拌合物，可根据具体的浇筑成型方法，选择合适的性能评价指标。 • 与传统混凝土相比，超高性能混凝土拌合物的泌水和浆骨离析趋势小，钢纤维的离析或沉降趋势大，因此，含钢纤维的拌合物应保持适当粘度，且不宜进行强力振捣； • 成型时，应综合考虑工作性、浇筑和成型方法对纤维分布的影响；为保证纤维在超高性能混凝土中的分布均匀，不宜采用内部振捣，因此，通常要求具有自密实性； • 超高性能混凝土的塑性收缩大，易出现表面结皮、塑性收缩裂缝或塑性沉缩裂缝，成型时应采取措施防止冷缝和裂缝的产生。 • 超高性能混凝土拌合物的稠度分级
2）超高性能混凝土的力学性能 • 概况
• 超高性能混凝土可认为是以致密、高强、脆性的水泥砂浆或细石混凝土作为基体与短纤维组成的两相复合材料。 • 超高性能混凝土的力学性能受两者自身性能、界面粘结强度、短纤维分布与取向的影响； • 本质上，超高性能混凝土是一种各向异性的复合材料，有明显的尺寸效应。 • 在结构设计、浇筑建造实际结构构件或成型试件、性能测试时，须综合考虑这些影响因素。 • 纤维种类和掺量会显著影响超高性能混凝土的破坏模式。同种基体掺入相近体积的钢纤维或玻璃纤维，前者可呈现应变硬化，后者却仍是脆断。 • 不同钢纤维掺量的超高性能混凝土，可能会呈现脆断、应变软化或应变硬化不同拉伸破坏行为。 • 对于应变硬化行为，不同种类、尺寸和形状的纤维，会有不同的临界纤维体积掺量。 • 纤维对抗拉性能的影响程度和复杂性，远远大于对抗压性能的影响，抗拉与抗压强度以及抗弯性能与抗拉性能之间不存在普适的固定换算公式。 • 超高性能混凝土的力学性能分级
3）超高性能混凝土的变形性能 —总收缩为自收缩与干燥收缩之和。由于水/胶比非常低，内部自生干燥出现较早、干燥程度较大，导致自收缩相对较早较大。同时，可蒸发水分较少，干燥收缩较小。超高性能混凝土的总收缩约80%来源于自收缩。 —采用湿热养护，超高性能混凝土的自收缩可较快完成。在90°C下蒸汽养护48h后，可视为收缩完成，体积稳定。 —采用内养护技术、使用减缩剂、使用膨胀剂等，可有效减少超高性能混凝土的总收缩。 —早期保湿养护，对降低超高性能混凝土总收缩非常重要。在塑性阶段，拌和水大部分还未参与水化反应，且此时还处于高渗透性状态，水分易蒸发散失，需要特别注意早期保湿养护，以避免塑性收缩开裂。 • 超高性能混凝土的收缩特性、超高性能混凝土的徐变特性等
4）超高性能混凝土的耐久性能 • 混凝土耐久性的关键性能是抗渗性；超高性能混凝土的亚微观结构非常致密，毛细孔几乎不连通，抗渗性能远高于普通混凝土和高性能混凝土； • 对于普通混凝土耐久性能的指标如碳化、抗冻性、抗水渗性、硫酸盐侵蚀、碱-骨料反应（AAR）和延迟钙矾石生成（DEF）等 ，采用现行方法评价时，超高性能混凝土均具有很高的抵抗能力，如抗冻性试验，冻融循环次数高达1000次或更多时，也无明显损伤； • 超高性能混凝土的耐久性，通常用吸水孔隙率、氯离子扩散系数和透气性表征，其氯离子扩散系数比高性能混凝土低一至两个数量级。 • 超高性能混凝土的耐久性要求或分级
5）超高性能混凝土的有关其他性能 • 超高性能混凝土的耐火性 : —耐火性能差异性较大: -低耐火的与普通混凝土耐火性能相似，但易出现爆裂； -高耐火的可耐受600°C高温仍能保持强度和弹模不显著降低。 —高耐火的需针对耐火性能要求进行专门配制； —设计应对耐火性能提出要求，按指定标准进行检验。 钢-超韧混凝土轻型组合桥面——正交异性钢桥面的加固
应用案例
混凝土-超高性能混凝土组合桥面——混凝土桥面的加固
超高性能混凝土在桥梁的其他加固中应用
《超高性能混凝土及其在桥梁加固中的应用》 黄政宇教授 湖南大学 注：本内容仅供个人研学交流，版权归原作者所有 |
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