超高性能混凝土在桥梁工程中的应用

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发布时间：2021-09-07

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超高性能混凝土在桥梁工程中的应用
徐海宾。邓宗才
(1．北京工业大学城市与工程防灾减灾省部共建教育部重点实验室，北京100124；
2．河南理工大学土木工程学院，河南焦作454003)
摘要：超高性能混凝土(UHPC)是一种新型高性能水泥基复合材料，具有超高的耐久性和力学性能。UH—
PC在桥梁工程中的应用，可优化桥梁结构尺寸、增大跨径，在增加承载力、耐久性和寿命周期的同时保持较小的变
形。但由于原材料质量和配比的差异及大型搅拌设备不成熟等因素，连续制备性能较好的UHPC难度较大，同时
相关桥梁设计规范较不完善和实践指导设计的经验较少，另外严格的养护制度制约了桥梁施工方法的灵活选择，
导致目前UHPC不能在桥梁中广泛应用。为了促进UHPC大规模应用，简要介绍加拿大和美国2座UHPC桥梁
应用情况。随着UHPC制备技术的进步、设计理论的完善，其必将在桥梁中得到广泛应用。
关键词：桥梁工程；超高性能混凝土；材料特性；力学性能；耐久性；应用
中图分类号：U444 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2012)03—0063—05
1 引言
超高性能混凝土(UHPc)是一种新型超高性能
水泥基复合材料l1]，最早由法国BOUYGUES公司
于1993年研制成功，当时称活性粉末混凝土
(RPC)。与常用的水泥基混凝土材料相比，UHPC
在抗拉强度、抗压强度、阻裂性、耐磨性、耐腐蚀性、
抗冻性及抗渗性等方面具有更加优越的性能口 ]。
根据组分和制备条件的不同，UHPC可分200 MPa
级和800 MPa级，由于800 MPa级的UHPC需要
相当严格的制备技术和养护条件，而200 MPa级的
UHPC的制备技术和养护条件比较容易实现，故目
前国内、外研究的UHPC大多为200 MPa级，本文
所述均指200 MPa级UHPC。本文在对UHPC的
制备技术和材料特性进行概述总结的基础上，分析
了UHPC适用于桥梁结构的优越性以及目前限制
其在桥梁工程中广泛应用的具体因素，介绍了目前
国内、外UHPC在桥梁中的应用现状，展望了其良
好的应用前景。
配置UHPC的基本原理是：通过提高组分的细
度与活性，剔除粗骨料，使材料内部的缺陷(孔隙与
微裂缝)减到最少，以便获得超高强度和耐久性，加
入钢纤维以获得良好韧性和抗拉强度。根据上述基
本原理，UHPC的制备要求有：①优化材料配合比，
剔除粒径大于1 mm 的粗骨料，提高堆积密度。混
凝土的薄弱区在粗骨料与砂浆的结合面，剔除大粒
径的骨料后，可以大大减小UHPC的缺陷；提高堆
积密度的目的在于降低UHPC的孔隙率，为达到该
目的，必须制定出良好的颗粒级配，使混合颗粒达到
最密实状态。②选用与活性组分相容性较好的高效
减水剂。水胶比是影响材料强度的重要因素，水胶
比越大，孔隙率越大，材料强度越低，因此必须选用
合理的高效减水剂，在保证材料良好工作性能的前
提下尽量降低水胶比。
针对UHPC的制备技术，国内、外均开展了大
量的研究。各研究机构制备的UHPC材料组成基
本相同，但在配合比方面略有差异，尤其是细集料和
掺合料的选择，各研究机构选择的细集料的粒径和
2 UHPC的制备技术和材料特性级配有较大差别。表1所示为国内、外有代表性的
2．1 制备技术 UHPC配合比 ]。