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美國(guó)聯(lián)邦和各州交通運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、國(guó)家工業(yè)組織、私企開(kāi)發(fā)商和生產(chǎn)商都在積極地進(jìn)行UHPC的性能研究,為此開(kāi)展了大量基于實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)和實(shí)際工程。與普通混凝土相比,超高性能混凝土在原材料、配合比和施工性等方面的要求有較大的不同。例如,UHPC配制所用水泥強(qiáng)度等級(jí)高,水泥用量大,水膠比低,UHPC優(yōu)勢(shì),一般使用硅灰等超細(xì)輔料,不使用粗骨料而使用石英砂等**細(xì)骨料,同時(shí)摻加纖維(鋼纖維或復(fù)合有機(jī)纖維)來(lái)降低混凝土的脆性。此外還根據(jù)不同需要加入多種外加劑,UHPC優(yōu)勢(shì),如膠凝材料(SCM)。UHPC混合料的膠結(jié)材料總含量通??梢猿^(guò)1,UHPC優(yōu)勢(shì),500lbs/cud/cudd,這是大多數(shù)常規(guī)混凝土混合料的膠結(jié)材料含量的兩倍以上。UHPC超高性能混凝土分為兩個(gè)“超高”,即超高的耐久性和超高的力學(xué)性能。UHPC優(yōu)勢(shì)
智能混凝土:智能混凝土是在混凝土原有的組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分,使混凝土材料具有自感知、自適應(yīng)、自修復(fù)特性的多功能材料,對(duì)環(huán)境變化具有感知和控制的功能。隨著損傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機(jī)敏混凝土的出現(xiàn),為智能混凝土的研究、發(fā)展和智能混凝土結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。高性能混凝土發(fā)展和應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題?:在高性能混凝土的應(yīng)用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題,在高性能混凝土的原材料方面,我國(guó)水泥質(zhì)量不穩(wěn)定,離散性大;在骨料方面,粗骨料質(zhì)量低劣,含泥量大,級(jí)配較差,細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)不合要求;在外加劑和外摻料的選擇上,尚缺乏充分的適用性的研究。UHPC優(yōu)勢(shì)UHPC已經(jīng)在一些實(shí)際工程中應(yīng)用。
根據(jù)超高性能混凝土特性及已成功實(shí)施的工程實(shí)例,結(jié)合上海軌道交通工程建設(shè)的需求,如橋梁改造特別是橋面系工程、預(yù)制樓梯工程、隧道疏散平臺(tái)板、車站上排熱風(fēng)道板等,進(jìn)行有針對(duì)性的超高性能混凝土應(yīng)用研究,并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析,可為新材料在重大工程中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。超高性能混凝土的應(yīng)用將促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)工程向預(yù)制裝配式發(fā)展。高性能混凝土以其良好的使用性能被普遍應(yīng)用于土木工程建設(shè)。從高性能混凝土的發(fā)展背景及研究現(xiàn)狀出發(fā),通過(guò)對(duì)已有研究成果及數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,總結(jié)高性能混凝土相比普通混凝土的優(yōu)異性,前者較后者具有更好的抗?jié)B性、體積穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度及施工性。通過(guò)分析高性能混凝土在大跨橋梁、工業(yè)廠房和高層建筑等結(jié)構(gòu)物的具體應(yīng)用情況,發(fā)現(xiàn)使用高性能混凝土極大節(jié)約了構(gòu)件尺寸、延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)使用壽命。之后總結(jié)了自密實(shí)混凝土、泡沫混凝土、再生混凝土等綠色混凝土材料的使用情況,說(shuō)明了綠色高性能混凝土將是未來(lái)混凝土的發(fā)展趨勢(shì)。
隨著我國(guó)**開(kāi)放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的加快,我國(guó)的建設(shè)規(guī)模正日益加快,因此我國(guó)也有“基建狂魔”的稱號(hào)。如何保證建筑速度的同時(shí)也要能使建筑能長(zhǎng)久的使用下去,日益受到各級(jí)有關(guān)部門和社會(huì)大眾的關(guān)注。在土木工程建設(shè)中,混凝土的應(yīng)用之廣,使用之多是前所未見(jiàn)的。因發(fā)展的需要,近年來(lái)一種較新的混凝土技術(shù)正在高速發(fā)展并且實(shí)際應(yīng)用于許多工程項(xiàng)目中,這就是高性能混凝土。高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、**度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性,被認(rèn)為是目前全世界性能比較為詳細(xì)的混凝土,至今已在不少重要工程中被采用,特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增加,我國(guó)建筑也隨著向高層化、大型化、現(xiàn)代化發(fā)展。UHPC成為韌性或高韌性材料,抗拉強(qiáng)度大幅度提高,比鋼材抗拉強(qiáng)度還是要低約一個(gè)數(shù)量級(jí)。
在很多結(jié)構(gòu)中,采用UHPC的經(jīng)濟(jì)效益大于其本身成本的提高。屈志中介紹,據(jù)美國(guó)的研究,在受壓構(gòu)件中,當(dāng)商品混凝土的強(qiáng)度為40MPa時(shí)承受荷載10kN需耗用1.1美元;當(dāng)強(qiáng)度為52MPa時(shí)需耗用0.45美元;而當(dāng)強(qiáng)度為62MPa時(shí)則更為經(jīng)濟(jì)了在美國(guó),從35MPa算起,商品混凝土強(qiáng)度每提高10MPas。 每lm3商品混凝土拌合物的價(jià)格大約提高20美元,即強(qiáng)度100MPa的商品混凝土確定為200美元,相應(yīng)140MPa商品混凝土的為280美元。在采用超**商品混凝土的條件下經(jīng)濟(jì)效果為:即使商品混凝土本身比低強(qiáng)度商品混凝土貴,但其差價(jià)可用減少構(gòu)件的斷面尺寸所補(bǔ)償。UHPC具有受拉狀態(tài)的韌性,開(kāi)裂后仍保持抗拉強(qiáng)度不低于5MPa。UHPC優(yōu)勢(shì)
SAP和減縮劑能減少UHPC收縮的效果。UHPC優(yōu)勢(shì)
盡管尚未就UHPC的定義達(dá)成統(tǒng)一,但典型的UHPC抗壓強(qiáng)度超過(guò)17,000psi,許多甚至可以達(dá)到30,000psi以上的強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的高性能混凝土相比,UHPC的抗壓強(qiáng)度可提高3至5倍。然而,其重要的性能不是抗壓強(qiáng)度,而是拉伸性能(在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用尤其明顯),這些特性是由于其精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)和**度的鋼纖維結(jié)合而產(chǎn)生,鋼纖維的摻入比約為1%~3%(按體積計(jì))(約合78~233千克/立方米)。通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)整,可將UHPC混合物設(shè)計(jì)為可承受1000psi以上拉伸強(qiáng)度和2500psi以上撓曲強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)物。此外,設(shè)計(jì)良好的UHPC混合物可表現(xiàn)出開(kāi)裂后的延展性和應(yīng)變硬化,提高殘余結(jié)構(gòu)的撓曲強(qiáng)度。UHPC優(yōu)勢(shì)
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