超高性能混凝土

超高性能混凝土(UHPC)是一种水泥基, 指定的抗压强度最低为17的混凝土材料,000磅每平方英寸(120 MPa)指定耐久性, tensile ductility and toughness requirements; fibers are generally included in the mixture to achieve specified requirements.

超高性能混凝土(UHPC),又称活性粉末混凝土(RPC). 这种材料通常由硅酸盐水泥混合而成, 辅助胶结材料, 活性粉末, 石灰石或石英粉, 细沙, 高档水还原剂, 和水. 这种材料可以配制成提供超过29的抗压强度,000磅每平方英寸(psi) (200mpa). 使用精细材料为基体也提供了致密性, 光滑表面的价值,其美学和能力紧密转移形式的细节到硬化的表面. 与金属结合时, 合成纤维或有机纤维,其抗弯强度可达7,000psi (48mpa)或更大.

UHPC中常用的纤维类型包括高碳钢, PVA, 玻璃, 碳或这些类型或其他类型的组合. 这种材料的延性性能在混凝土中尚属首次, 具有变形和支持弯曲和拉伸载荷的能力, 即使在初始开裂后. UHPC的高压缩和拉伸性能也有助于提高粘结强度,从而缩短钢筋埋入的长度,如预制构件之间的浇筑闭合.

UHPC结构通过在某些应用中消除对钢筋的需求而简化,材料的高流动性特性使其自密实. UHPC基体非常致密,具有最小的不连通孔隙结构,导致低渗透率(氯离子扩散小于0.02 × 10-12 m2/s. 该材料的低渗透性防止有害物质的进入,如氯化物,从而产生优越的耐久性特性.

一些制造商已经创造了纯加水UHPC预混合产品,使UHPC产品更容易获得. 美国测试与材料协会已经建立了ASTM C1856/1856M超高性能混凝土样品制造和测试标准规程,该规程依赖于现有的ASTM测试方法,并对其进行修改,使其适用于UHPC. 以下是UHPC材料特性范围的一个例子:

强度
压力:17000至22,000 psi,(120至150 MPa)
弯曲:2200到3600 psi,(15到25 MPa) 
弹性模量:6500 ~ 7300 ksi, (45 ~ 50 GPa) 
 
耐用性
冷冻/解冻(300次循环后):100%
Salt-scaling (loss of residue): < 0.013 lb/ft3, (< 60 g/m2) 
磨损(相对体积损失指数):1.7 
Oxygen permeability: < 10-19 ft2, (<10-20 m2) 
 
图1. 肖尼西轻轨车站,
加拿大卡尔加里
uhpc_Fig1

创新火车站雨棚首次使用超高性能混凝土

V. H. 佩里和D. 扎卡里亚森,拉法基加拿大公司.

肖尼西轻轨交通(LRT)站, 建造于2003年秋季和2004年冬季, 这是卡尔加里轻轨系统南部扩建的一部分,也是世界上第一个使用超高性能混凝土(UHPC)建造的轻轨系统。. 这个创新项目由CPV Group Architects Ltd .的Enzo Vicenzino设计., 属于卡尔加里市吗, 由运输计划办公室管理, 并由总承包商施工, 沃尔特建设. 

设计

空间站的24个薄壳雨棚,16个.7英尺长,19英尺宽.7英尺,只有0.79英寸厚,由单柱支撑,保护通勤者免受恶劣天气的影响. 超高性能混凝土具有独特的结合优越的技术特性,包括延性, 强度, 和耐用性, 同时提供高质量表面的高可塑性产品. 合同文件规定的最低要求是19000psi. 除了檐篷,组件还包括支柱、柱、梁和水槽. 所用材料的体积总计为105立方码. 

制造和安装

预制雨棚组件是单独铸造的,由半壳组成, 列, 系梁, struts, 和低谷. 表1总结了24个冠层的生产试验数据.

图2. 半伞盖钢形式

uhpc_Fig2柱和半壳采用密闭型钢注铸(图2). 槽是通过置换成型铸造的, 而支板和拉杆则采用传统的重力两级铸件.

柱子先安装在混凝土平台上. 然后,左右半弹,连同uhpc_Fig3 领带梁, 是在工厂里预先组装,然后运到现场(用起重机)吊过铁轨吗, 用于放置在列上(图3). 到达现场后, 檐篷被安放在临时脚手架上, 支柱连接到壳体和以前安装的柱与焊接连接.

    图3. 准备运输的天篷   

结论

材料的独特组合,优越的性能和设计的灵活性,促进了建筑师创造吸引力的能力, 白色的, 弧形天篷. 整体, 这种材料提供了解决方案,具有施工速度等优点, 改进的美学, 优越的耐用性, 抗腐蚀和抗渗性, 磨损和冲击——这意味着减少维护和延长结构的使用寿命. 

爱荷华州拥有美国第一座超高性能混凝土公路桥

uhpc01爱荷华州的Wapello县拥有首个超高性能混凝土(UHPC)公路桥,于2006年5月竣工. 尽管一个简单, 具有三梁截面的单跨度桥梁, 火星山大桥是迈向“未来之桥”的重要一步——它采用了110英尺长的UHPC主梁,没有任何用于剪切箍筋的钢筋. 该项目是2006年5月在雷诺举行的混凝土桥梁会议上提交的96个项目之一, 内华达. 

 

参考文献

拉法基北美公司. 导管的网站

佩里,V.H."Q&A:什么是活性粉末混凝土?"HPC桥景,No. 2001年8月16日/ 7月.