楊玲玲

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹超高性能混凝土，并分別從鄉(xiāng)村改建項(xiàng)目以及鋼纖維應(yīng)用兩個(gè)角度分析此類混凝土的應(yīng)用情況，前者從公路主體、節(jié)段預(yù)制、跨徑及實(shí)例展開，后者以實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度、厚度入手。

關(guān)鍵詞：UHPC;公路;梁

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在公路橋梁項(xiàng)目中，板橋以T型、箱型為主，應(yīng)用比率在九成左右。以項(xiàng)目設(shè)計(jì)的層面來(lái)看，因?yàn)槌Ｒ?guī)混凝土在功能上的制約，使得公路的規(guī)格偏大，重量至少達(dá)到建筑整體的九成，使得外觀有一種笨重感。并且常年應(yīng)用，病害問(wèn)題偏多，而材料自身導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷便是其中的主要一項(xiàng)。但UHPC的應(yīng)用，使得結(jié)構(gòu)體積減小，如果加入適量的纖維，會(huì)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身的抗拉能力。

1 超高性能混凝土

混凝土材料出現(xiàn)初期，其抗壓性能一般可以達(dá)到40 MPa

左右，在抵抗拉力方面的能力較低。而通過(guò)有關(guān)學(xué)者對(duì)該使用材料的養(yǎng)護(hù)手段及成型要求等多項(xiàng)因素的分析，逐漸改良混凝土，多種新型的混凝土理念“紛至沓來(lái)”。此類超高性能的混凝土材料，其的抗壓性通常會(huì)高于100 MPa，凝固前后的體積變化相對(duì)縮小，有較強(qiáng)的滲透效果，以及其他多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。和常規(guī)混凝土相較，其的超高性能體現(xiàn)在：其一，去除粗骨科材料，使材料內(nèi)該類原料分布均勻;其二，提高細(xì)骨科材料的質(zhì)量，讓其貫穿于混凝土的所有角落，提高材料的密實(shí)性;其三，加入硅粉及玻璃粉等類似的原料，保障微粉的填充效果，同時(shí)借助化學(xué)的處理手段，控制孔隙量，以改善材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu);其四，借助纖維優(yōu)化混凝土延性。

2 超高性能混凝土在公路項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 鄉(xiāng)村改建

以鄉(xiāng)村改建公路為例，分析UHPC的應(yīng)用效果。鄉(xiāng)村公路普遍的病害主要有三個(gè)方面。首先，上部結(jié)構(gòu)中，公路主體已經(jīng)出現(xiàn)大量的裂縫，由于長(zhǎng)期的荷載、結(jié)構(gòu)內(nèi)部、溫度變化、外力影響而形成。原有的混凝土材料已經(jīng)出現(xiàn)碳化反應(yīng)，鋼筋生銹。其次，下部結(jié)構(gòu)中的混凝土也由于荷載、撞擊等形成質(zhì)量問(wèn)題。另外，由于該項(xiàng)目為公路橋梁式的結(jié)構(gòu)，下部構(gòu)件會(huì)受到流水侵?jǐn)_，地基被破壞。最后，公路的附屬部分，路面、防護(hù)欄等需要整改。

2.1.1 公路主體

考慮到鄉(xiāng)村公路橋梁的施工規(guī)模偏大，而資金投入相對(duì)偏少的問(wèn)題，可利用僅改動(dòng)公路主體的方式解決，延長(zhǎng)公路使用壽命的同時(shí)，控制項(xiàng)目造價(jià)。面對(duì)原有下部結(jié)構(gòu)無(wú)問(wèn)題，且荷載能力基本可以達(dá)到交通需要的項(xiàng)目時(shí)，便可應(yīng)用此種UHPC的梁體。以路面寬度為10 m，跨徑約為16 m的公路為例，分析預(yù)應(yīng)力空心板與UHPC+NC的應(yīng)用情況，前者的梁高是85+15 cm，后者則為62+15 cm;應(yīng)用的梁片量，前者為四個(gè)，后者是六個(gè);單個(gè)梁的重量，前者超過(guò)23 t，后者僅有5.5 t左右;單孔的重量，前者超過(guò)150 t，后者卻不足100 t;前者的恒載比例為100%，后者略高于60%。綜合來(lái)看，應(yīng)用UHPC的梁體性能更好。

2.1.2 節(jié)段預(yù)制

鄉(xiāng)村公路的作用是供當(dāng)?shù)厝罕姷霓r(nóng)用機(jī)械以及小型汽車使用，所以路面的寬度相對(duì)偏小，導(dǎo)致彎道半徑小，如果用規(guī)格的汽車及施工機(jī)械，行駛較難。所以可應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件及現(xiàn)澆的處理方式。UHPC應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)交通情況，實(shí)施節(jié)段預(yù)制，合理設(shè)置各段的長(zhǎng)度。施工時(shí)，把構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，直接組裝。此種施工設(shè)計(jì)方式，可解決大型設(shè)備無(wú)法使用、鄉(xiāng)村運(yùn)輸實(shí)況不適宜的問(wèn)題，以保證公路橋梁最終的質(zhì)量。

2.1.3 增加跨徑

鄉(xiāng)村的公路橋梁，其建設(shè)的目的是滿足當(dāng)?shù)厝罕姷某鲂行枰?。在施工期間，設(shè)計(jì)師個(gè)人能力有限，可能會(huì)在河水及有關(guān)災(zāi)害上地判斷有誤，導(dǎo)致公路下部出現(xiàn)嚴(yán)重的損害，荷載能力大幅下降。此外，立足于水中的工程，會(huì)提高施工的難度，相應(yīng)的造價(jià)也會(huì)隨之增加。常規(guī)大跨徑工程中，可能會(huì)有幾個(gè)普遍性的問(wèn)題，首先，應(yīng)用大型的施工機(jī)械，但鄉(xiāng)村項(xiàng)目中無(wú)法達(dá)到;其次，常規(guī)混凝土框架的自重偏高，所以，要求使用的施工處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更高;最后，不具備規(guī)?；奶攸c(diǎn)，使得單位造價(jià)過(guò)高。使用UHPC應(yīng)當(dāng)是鄉(xiāng)村公路項(xiàng)目中比較適宜的選擇。將其和小箱梁對(duì)比，在路面寬度為12.5 m，跨徑達(dá)到30 m的工程中，前者的梁高為150+20 cm，使用的梁片量為6個(gè)，單個(gè)梁體的重量是31 t左右，材料運(yùn)輸長(zhǎng)度僅為6 m，單孔重量在370 t左右。反觀前者，梁高是160+10 cm，梁片量是四個(gè)，單梁分成中梁和邊梁兩類，中梁在94 t左右，邊梁在100 t左右，運(yùn)輸長(zhǎng)度最值為30 m，而單孔的重量超過(guò)420 t。超高性能的混凝土屬于基礎(chǔ)性的施工材料，應(yīng)用于鄉(xiāng)村公路項(xiàng)目中，均呈現(xiàn)出重量小、工期短、污染小等優(yōu)點(diǎn)。后續(xù)運(yùn)維階段中，可減少養(yǎng)護(hù)的投入量，并能保證相對(duì)較長(zhǎng)的應(yīng)用周期[1]。

2.1.4 實(shí)例分析

溪東橋公路橋梁項(xiàng)目中，其設(shè)計(jì)的施工方案是在原有建筑上游距離4 m的位置另建一座橋，采用工字梁，高度為0.9 m，單梁的周邊總量不足16 t。該公路橋梁工程建設(shè)期間，因?yàn)榇寺范屋^為偏遠(yuǎn)，公路實(shí)際的交通水平偏低，無(wú)法使用大型的車輛機(jī)械。同時(shí)，因?yàn)楣分黧w建設(shè)的規(guī)模偏小，而附近無(wú)與之匹配的成品構(gòu)件，導(dǎo)致不得不建起制作構(gòu)件的場(chǎng)地，此外，吊裝操作難度較大。為使得該項(xiàng)目保質(zhì)保量建成，通過(guò)多方探討，選用UHPC材料制作構(gòu)件，高度降至不足65 cm，重量?jī)H有5.5 t，公路的整體結(jié)構(gòu)施工高度僅為84 cm，切實(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

2.2 鋼纖維應(yīng)用

2.2.1 長(zhǎng)度

在確定加鋪層厚度的前提下，其數(shù)值為8 cm，相應(yīng)的跨徑達(dá)到10 m，分析不同長(zhǎng)度的公路模型向應(yīng)力情況。從模型應(yīng)力整體的變化趨勢(shì)來(lái)看，鋪裝面的長(zhǎng)度和應(yīng)力呈反向變動(dòng)。長(zhǎng)度處于偏小的狀態(tài)時(shí)，應(yīng)力的變化值較為顯著。而在長(zhǎng)度超過(guò)0.5 m后，長(zhǎng)度持續(xù)延長(zhǎng)，但應(yīng)力的變化值已經(jīng)逐漸放緩。在長(zhǎng)度正好是0.5 m時(shí)，加鋪層該項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)不及鋼纖維。而在作業(yè)面延長(zhǎng)的同時(shí)，項(xiàng)目造價(jià)也在持續(xù)增加，因此，綜合各項(xiàng)考量，長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)確定在0.5 m。如果跨徑增加到20 m，長(zhǎng)度與應(yīng)力指標(biāo)的關(guān)系與上一種相同，但最佳的長(zhǎng)度變成0.75 m?？鐝皆俅卧黾?0 m后，最佳長(zhǎng)度也隨之提高至100 m。由此能夠清楚得出，跨徑和作業(yè)層的長(zhǎng)度同向變動(dòng)。

2.2.2 厚度

在跨徑確定的情況下，將長(zhǎng)度作為變量，以得到應(yīng)力指標(biāo)的變化。厚度、跨徑相同時(shí)，在長(zhǎng)度的持續(xù)提升過(guò)程中，應(yīng)力隨之下降。若厚度不變，應(yīng)力會(huì)與跨徑同步變動(dòng)。如果長(zhǎng)度與跨徑都不變，厚度加大，結(jié)構(gòu)應(yīng)力會(huì)變小。綜合種種指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，確定最佳的鋼纖維設(shè)計(jì)指標(biāo)[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

UHPC屬于一種性能優(yōu)異的施工材料。綜合來(lái)看，其可大幅提升單位材料的價(jià)值，控制結(jié)構(gòu)體積與重量。同時(shí)，因?yàn)槠湔宫F(xiàn)出的高性能，在實(shí)際工程中能適當(dāng)減少部分建設(shè)環(huán)節(jié)，提高對(duì)建設(shè)質(zhì)量的把控水平。此類混凝土材料擁有普通混凝土的長(zhǎng)處，尤其在鋼砼結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用效果更佳。但因?yàn)槭袃r(jià)偏高，所以國(guó)內(nèi)的應(yīng)用尚未得到廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]田月強(qiáng)，杜釗，羅宏偉.超高性能混凝土預(yù)制橋梁在廣東農(nóng)村公路舊橋改造工程中的應(yīng)用[J].廣東公路交通，2020，

46（05）：28-32.

[2]許秀穎，賈影，時(shí)國(guó)松.超高性能纖維混凝土在公路橋梁加固中的應(yīng)用分析[J].公路工程，2020，46（04）：92-95+

135.