超高强度纤维增强混凝土单轨梁

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发布时间：2021-09-07

资料介绍

超高强度纤维增强混凝土单轨粱
朱航征编译
超高强度纤维增强混凝土(以下简称UFC)是一种具有
高强度、高韧性、高流动、高耐久性材料。使用这种材料可以
使构件减薄，与以往使用的预应力混凝土梁(PC梁)相比，
自重可大幅度降低，并可使长跨结构达40 m。这种材料先
后已在澳大利亚、加拿大和日本等国桥梁工程中应用。在日
本利用表1所示配比的UFC已用于长跨单轨梁工程(PC
桥)。
表1 UFC配合比
钢纤维单位用量／(kg／ ) 高性能
流动度减水剂／
／ram 纤维直径纤维长度掺率／水粉体纤维
(kg／m ) ／mm (vo1．
％)
250 O．2 l5 2 l80 2 254 157 24
本文介绍的是超高强度纤维增强混凝土的一种产品名
“达克特尔”，首次用于40 m长跨单轨梁，也是首次用于铁
道工程。
1 UFC的材料特性
1．1 UFC使用材料
所谓“达克特尔”是由水泥、硅灰等反应性粉末、硅砂等
预先配制成的“预制品”与高强度钢纤维(直径0．2 mm，长
15 mm，体积比2％)、高性能减水剂及水搅拌制成。其配合
比如表1所示。另一特征是不含钢筋和粗骨料。
粉体的配合由水泥的化学作用与粒径的分布决定。
特别是为了制成高强度无空隙的基体(Matrix)，根据各个
材料的最密填充理论(见图1)，按高密度配合进行设计。
【普通混凝土] [达克特尔】
图1 细密填充影象
1．2 新拌UFC特性
图2为制作流程。水灰比约O．22，与接近水化反应极限
的水分相配合，为抑制生成物中的空隙减少至极限，能充分填
充密实，鉴于材料的高粘性，在搅拌时，搅拌负荷增加，为此
采用10 min的搅拌时间是必要的。但在搅拌至一半时间即
开始塑化，搅拌结束时砂浆的流动值即可达到200～300 mm，
具有高填充自密实性能，无需进行振捣。此外，鉴于搅拌环境
和材料特性，流动值的保持时间约为2 h，在这期间均可满足
浇注要求。浇注后的养护，初次养护温度为常温40~C，其后为
二次养护，养护温度为9OqC(蒸气)持续48 h。
图2 制作流程图3 流动度试验
1．3 硬化后的特性
蒸气养护后可获得200 MPa以上高强度。此外，基体本
身裂缝发生强度在设计上为一8 MPa，发生裂缝后，钢纤维将
发挥其交联效果，具有很高的抗拉强度和韧性，在设计上可
用作抗拉构件。表2为UFC硬化后的主要特性值。
表2 硬化后的主要特性
项目单位测定值
密度 g／cm 256
抗压强度 MPa ～2lO
弯曲强度 MPa 一45
抗拉强度 MPa ～9
静弹性模量 MPa 50 ‘
耐磨性 1．0(ASTM—C～779)
冻融性％ 100(JIS A6204附件2)
干燥收缩 50
透水系数 cm／1／1 1．0×10一 5
耐盐害性约为普通混凝土的IO倍
2 UFC结构概况
2．1 UFC单轨梁结构概要
采用UFC制作的单轨梁主要结构情况如表3所示。
图4、图5和图6分别为侧面图、断面图和连接部分的扩