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什么是UHPC,它有什么优势?

什么是UHPC,它有什么优势?

    发布时间:2022-08-18

    内容简介:采用UHPC加固桥梁的理论基础体现了其极高的强度、延展性和耐久性,结合了传统粘贴法和增大截面法的特点UHPC采用层析加固法加固桥梁。近年来国内外综合对UHPC-NC通过对界面粘结性能的研究,可以得到钢筋构件的界面抗弯强度和断裂抗拉强度随混凝土强度的增加而增加fb/fc随着旧混凝土强度的增加,它会缓慢下降,这表明随着旧混凝土强度的增加,它的对齐UHPC-NC降低界面粘结强度的影响。...

材料具有强度高、耐磨性高、耐久性长的特点。最具代表性的超高性能混凝土材料是活性粉末混凝土(RPC),主要由硅灰、水泥、细骨料、钢纤维等材料组成,由法国学者于1993年提出。1994年,法国学者DeLarrard超高性能混凝土首次提出(UHPC)由于能够更好地表达这种超高性能水泥基纤维增强材料的优越性能,逐渐被广泛接受和采用。
UHPC粗骨料不包括在材料成分中,粒度一般小于1mm,由于密度好,强度极高,耐久性好,抗压强度一般在150MPa同时,耐久性可达200年以上,UHPC分散的钢纤维可以大大缓解材料内部微裂纹的扩展,促进材料的扩展UHPC具有超高韧性和延展性。超高性能混凝土(UHPC)其优的机械性能使其在桥梁建筑行业具有广阔的应用前景。十几年前,UHPC法国丹麦建筑、瑞士大修加固、马来西亚桥梁、欧洲风电和北美桥梁结构连接、中国钢路面等应用迅速发展。
中国的桥梁建设起步较晚。由于当时技术和材料的限制,大多数桥梁都是钢筋混凝土。随着时间的推移,在环境和车辆荷载的双重作用下,桥梁结构受到不同程度的破坏,影响桥梁结构的承载能力。为了修复和提高这些桥梁在使用寿命中的承载能力和可靠性,迫切需要对这些桥梁进行加固和改造。UHPC优异的机械性能和耐久性使其在桥梁加固工程中得到完美的应用。本文拟对其进行匹配UHPC简要介绍了国内外桥梁加固领域的研究和应用现状,同时简要讨论了该领域存在的问题。
1UHPC国内外桥梁加固研究现状
采用UHPC加固桥梁的理论基础体现了其极高的强度、延展性和耐久性,结合了传统粘贴法和增大截面法的特点UHPC采用层析加固法加固桥梁。
采用UHPC加固桥梁结构,加固层薄,自重提升小,强度高,对截面高度变化影响小,不影响结构外观规格,对基础承载力规定基本无影响。与水泥混凝土相比UHPC它具有快速凝固的功能,因此可以在适当的环境下1到2天内达到80MPa和100Mpa,利用这一优势可以保证施工效率和速度。与其他混凝土相比,成熟的RPC具有较高的动模量、粘结强度和优异的粘结耐久性,可以充分发挥其抗压和抗弯特性,表现出优异的修复和改造能力。
目前,国内外学者对UHPC钢筋构件性能提升的研究主要集中在两个方面。UHPC结构形式,二是UHPC-NC界面处理方法。
1.1UHPC结构形式
国内外主要成果是:
(1)相比素UHPC层,配筋的UHPC层能更好的帮助原结构抗拉、抗弯。
(2)仅在梁底设定UHPC层对NC结构的加固效果有限。采用U型套箍加固,不仅可以提高结构的承载力,还可以大大降低梁的跨度偏转,全面提高加固梁的抗弯承载力。
(3)UHPC钢筋网的加固结构可以有效地抑制加固结构中缝隙的发展,在显著提高结构承载力的同时,可以显著提高结构的整体延性。
1.2UHPC-NC界面处理方法
UHPC-NC界面粘结强度和稳定性是否足够,是否影响UHPC加固效果的重要因素。目前,国内外研究的重点主要集中在以下三个方面:
1)UHPC-NC界面不协调变形,影响粘结性能
由于被加固NC结构的徐变和收缩已经基本完成,对于浇筑,UHPC加固方法,UHPC初始收缩较大,会引起较大的横截面附加应力。经国内外学者研究,可采用增加钢纤维掺量和加固率抑制UHPC初期收缩。
2)旧混凝土强度对界面粘结强度的影响
近年来国内外综合对UHPC-NC通过对界面粘结性能的研究,可以得到钢筋构件的界面抗弯强度和断裂抗拉强度随混凝土强度的增加而增加fb/fc随着旧混凝土强度的增加,它会缓慢下降,这表明随着旧混凝土强度的增加,它的对齐UHPC-NC降低界面粘结强度的影响。旧混凝土强度是衡量界面粘结强度的重要参数。
3)界面处理方法对粘结强度的影响
UHPC-NC界面的粘结强度主要由拉伸和弯曲两部分组成。从近年来的科研成果可以看出,提高拉伸强度的方法主要是在界面处擦拭界面剂。常用的界面剂主要包括环氧胶和聚合物混合砂浆。提高界面抗弯强度的关键方法有两种,一种是表面凿毛,另一种是剪切键。
表面凿毛是一种非常简单的处理方法,但它通常通过融合界面剂、种植筋和其他方法得到综合应用。其原理是通过清除旧混凝土表面的不足和松散层,增加新旧材料之间的接触面积,同时进行后续浇筑UHPC与旧混凝土中的石材一起锁定,从而提高界面的抗弯强度。传统的凿毛方法施工方便,设备简单,成本低,但缺点是施工中冲击力过大,会导致原钢筋混凝土上出现微裂缝,在一定程度上削弱界面的抗弯强度。目前,新的喷砂法、高压喷射法等方法不会对原有混凝土表面施加太大的冲击力,同时达到传统的凿毛效果,原有钢筋混凝土表面完整性好,界面粘结强度高。缺点是设备成本高,施工难度大。
剪力键式直接在UHPC-NC水平弯曲结构设置在粘结表面,根据水平弯曲结构保持界面的抗剪性。与表面凿毛相比,剪切键的抗弯强度更高,受力方式简单,计算方便。目前主要有两种方式,一种是在原有的混凝土表面进行切,在界面处生产UHPC与NC对于更换的齿形结构,该方法成本低,施工容易,但对原有结构的干扰较大;二是设置剪力筋(种植筋),根据钢筋的抗弯性能保持界面粘结性能。与开槽法相比,该方法具有更高的抗弯强度和更好的破坏性延展性,但成本稍高,施工稍麻烦。
目前,在工程实践中,对于预制粘接加固方法,一般采用界面剂、种植筋等方法保证界面粘接强度,一般不进行凿毛处理;而对于浇筑UHPC为了获得更稳定的界面粘结强度,一般采用界面剂、凿毛、植筋等综合处理方法。
2UHPC桥梁加固在国内外的应用
UHPC2004年,瑞士首次应用于桥梁加固mm配筋UHPC对旧钢筋混凝土桥面板进行分析也用于加固桥桩与板梁的连接,在连接处浇筑65mm厚的UHPC降低其应力效应,提高板梁的抗弯强度。2017年,美国联邦公路局采用UHPC加固了一座公路桥工字钢梁,加固后承载力显著提高。
桥梁加固工程在梁加固工程UHPC是2011年肇庆马房大桥钢箱梁桥面,采用500年mmUHPC钢层加固后,其钢-UHPC到目前为止,桥面系统运行良好。此后,中国已有近20座桥梁采用钢铁-UHPC路面。
2016年,沪嘉高速公路蕴藻浜桥采用槽型梁之间浇筑UHPC进行层加固,加固效果好。
2020年,中铁桥研科技有限公司完成了宜城汉江大桥UHPC湿接缝加固工程,采用原接缝层凿除UHPC湿接缝浇筑改造,总宽度分别为80cm,40cm,接缝厚度为10cm。
3结语
UHPC目前,桥梁加固在国内外的研究和应用已经取得了丰硕的成果,但个方面需要进一步完善:
1)目前大部分桥梁仍采用浇筑加固UHPC的方式,对UHPC早期收缩引起的界面附加应力重视不够。
2)不同的加固方法对UHPC-NC界面粘结强度要求不同,理论上估计界面的抗拉和抗弯强度推断加固结构的安全性还不够。