超高性能混凝土工程应用
2019-02-27 13:12:01
作者：鞠丽艳 来源：混凝土与水泥制品杂志
超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC），也称作活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC），可实现工程材料性能的大跨越。超高性能混凝土“包含两个方面‘超高’——超高的耐久性和超高的力学性能。
超高性能混凝土参数与传统混凝土对比
超高性能混凝土包含两个方面的”超高“，即超高的耐久性和超高的力学性能（普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土的性能对比见表1）。
超高性能混凝土与普通混凝土、高性能混凝土不同之处在于：不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维（钢纤维或复合有机纤维），水泥用量较大，水胶比很低。超高性能混凝土的组成见表2。
目前，超高性能混凝土已经在实际工程中得到应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳等。可以预计，未来超高性能混凝土会有越来越多的应用。图1为超高性能混凝土构件及试验。
图 1 超高性能混凝土构件及试验
超高性能混凝土应用工程实例2016年全预制拼装超高性能混凝土桥梁—北辰三角洲横四路跨街天桥在长沙正式建成通车（如图2所示）。该桥梁拼装完成仅用10h，相较于传统的现场浇筑方式，工期大为缩短。
图 2 长沙北辰三角洲横四路跨街天桥
北辰三角洲横四路跨街天桥上部结构采用R150单箱三室鱼腹式节段预制拼装预应力超高性能混凝土连续箱梁，跨径布置为27.6m+36.8m+6.4m（悬臂），桥宽6.5m，全长70.8m；下部结构采用R100超高性能混凝土双向曲线花瓶式整体预制桥墩，预制主梁由14个长4.6m的标准节段和1个平均长度6.5m的异形段组成，预应力孔道采用100MPa的超高性能灌浆料。箱梁采用短线预制、长线拼装工艺进行施工，2个5.4m高的桥墩均为整墩预制吊装施工。设计荷载为城-B级车道荷载及4kN/m2人群荷载，设计行车速度30km/h。该工程的主要特点是：箱梁和桥墩均采用超高性能水泥基材料制造，桥梁的承载和长期性能得以显着提升；主梁短线预制、长线拼装，桥墩整体预制吊装，可适应城市桥梁建设快速、环保的要求；结构耐久性优异，可实现主体结构使用寿命期内的免维护；结构轻盈、外形美观，36.8m主跨一跨过街，跨高比1/28，箱梁底板厚8cm、顶板厚10cm。
上海轨道交通建设应用UHPC可行性分析
轨道交通桥梁面层与桥梁加固
在”十四五“上海轨道交通建设崇明线崇启大桥的改建工程中，5号线南延伸的闵浦二桥的桥面系目前已应用超高性能混凝土。
预制楼梯
上海轨道交通13号线二期开始推广预制楼梯（如图3所示），目前楼梯整体重量偏重，在地下空间吊装安装不方便，未来可考虑应用超高性能混凝土，减轻重量，提高韧性。
图 3 UHPC楼梯板
预制疏散平台板
超高性能混凝土因强度高、韧性好，耐火极限超2h，可满足地铁疏散规范的耐火极限要求（如图4所示）。
图 4 UPHC疏散平台
车站预制上排热风道板
超高性能混凝土因轻质高强、高韧性及高抗火性能，可成为车站预制风道板的首选（如图5所示）。
图 5 车站上排热风道板
综上所述，超高性能混凝土在轨道交通工程建设中的应用具有可行性。
结语
根据超高性能混凝土特性及已成功实施的工程实例，结合上海轨道交通工程建设的需求，如桥梁改造特别是桥面系工程、预制楼梯工程、隧道疏散平台板、车站上排热风道板等，进行有针对性的超高性能混凝土应用研究，并进行经济性分析，可为新材料在重大工程中的应用奠定基础。超高性能混凝土的应用将促进城市轨道交通建设工程向预制装配式发展。
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