混凝土施工技术中的超高性能混凝土工程技术研究.pdf
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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 134 混凝土施工技术中的超高性能混凝土工程技术研究 曾燕林 九江市建设工程质量检测中心,江西 九江 332000 摘要:摘要:超高性能混凝土是一种具有卓越力学性能和耐久性的先进建筑材料。其特点包括高强度、高韧性、低渗透性和抗冻融性等。在施工技术方面,关键点包括浇筑技术与模板设计、确保混凝土均匀性与流动性、表面处理与养护技术以及压实与振捣的方法。通过合理运用这些技术,可以确保 UHPC 结构的性能,并推动其在建筑领域的广泛应用和推广。关键词:关键词:超高性能混凝土;施工;工程技术 中图分类号:中图分类号:U655 1 超高性能混凝土的定义与特点 1.1 超
2、高性能混凝土的概念 UHPC(Ultra-High Performance Concrete)超高性能混凝土,又称超高强度混凝土,是一种新型的建筑材料,具有卓越的力学性能、耐久性和工艺性,被广泛应用于桥梁、隧道、建筑物等重要结构中。超高性能混凝土采用特殊的配方和施工技术,以实现超强的抗压、抗弯和抗裂性能。1.2 超高性能混凝土与传统混凝土的区别 与传统混凝土相比,超高性能混凝土在多个方面具有显著的优势。在强度和韧性方面,超高性能混凝土的抗压强度通常在 150 MPa 以上,远高于传统混凝土的强度水平。超高性能混凝土不仅具备高强度,还表现出较好的韧性,能够承受较大的变形和冲击负荷。在耐久性方面,
3、超高性能混凝土具有优异的耐久性能,耐久性指标如抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀等明显优于传统混凝土。在结构上,超高性能混凝土的微观结构中含有细小的颗粒和纤维,使其具备出色的致密性和耐久性。在施工性能上,超高性能混凝土具有较低的流动性,需要采用振捣或压实等特殊施工方法。1.3 超高性能混凝土的材料组成 超高性能混凝土的配方通常包括水泥、矿物掺合料、高性能粉状填料和水。常用的水泥类型包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或者添加剂改性的水泥。矿物掺合料一般为硅灰和石英粉,用于增加混凝土的致密性和强度。常用的细集料包括砂、石子等,确保混凝土的强度和耐久性。高性能粉状填料一般采用二氧化硅和二氧化钛,用于改善混凝土的
4、力学性能和耐久性。2 超高性能混凝土结构设计与应用 2.1 结构设计原则与考虑因素 超高性能混凝土具有卓越的抗压强度、抗拉强度和耐久性。结构设计应充分发挥超高性能混凝土的材料性能,确保结构在承受荷载时具备足够的强度和稳定性,并能够抵御外界环境的侵蚀和损害。合理的配筋和截面尺寸设计是提高结构强度和耐久性的关键。由于超高性能混凝土具有高流动性和自流平特性,可以制造复杂形状和小尺寸的构件。结构设计应充分利用这一特点,实现更加灵活和创新的构件形式。通过精确的模具或 3D 打印技术,可以生产出各种曲线、空洞和细节丰富的构件,从而实现更具艺术性和美观性的建筑设计。超高性能混凝土可通过粘结或机械连接方式与其
5、他材料进行连接,也适用于预应力设计。在结构设计中,需要合理选择连接方式和预应力方案,确保连接的可靠性和结构的整体性。粘结连接能够实现无缝传力,机械连接则提供了可拆卸和调整的灵活性。预应力设计可以进一步提高结构的承载能力和稳定性。此外,在结构设计中还应考虑疲劳荷载和裂缝控制。超高性能混凝土具有出色的抗裂性能,但仍需采取适当的措施来防止和控制裂缝的形成和扩展。可以通过纤维增强、预应力等手段来改善结构的抗裂性能,并进行疲劳寿命评估和监测,以确保结构在长期使用和变动荷载下的性能。同时,选择环境友好的材料和生产工艺,减少对资源的依赖和消耗,降低碳排放和中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 135 环境影
6、响。同时,优化结构设计,使得建筑物在使用阶段能够节约能源、减少废物和排放,实现可持续发展目标。2.2 超高性能混凝土在建筑工程的应用 在桥梁工程中,超高性能混凝土可以用于制造各种高性能桥梁连接件,如桥面铺装、伸缩缝和悬索索。这些连接件需要具备出色的耐久性和抗震性能,而超高性能混凝土正好满足这些要求,能够提供长期稳定的连接效果。超高性能混凝土也可用于修复受损或老化的桥墩和梁端。桥墩和梁端是桥梁结构中容易受到环境侵蚀和荷载影响的部位,而超高性能混凝土具有优异的耐候性和抗腐蚀性,能够提供持久的保护和加固效果,延长桥梁的使用寿命。此外,超高性能混凝土的流动性和自流平特性使其成为制造新型桥梁构件的理想材
7、料。通过采用超高性能混凝土,可以制造出更轻巧、更创新的桥梁构件,如超薄板和空心构件。这些构件不仅具有出色的力学性能和耐久性,还能够实现更高的设计灵活性和施工效率。在建筑结构中,超高性能混凝土可以用于制造立面装饰板,这些板材轻薄、细节丰富,能够提供高品质的外观效果。由于超高性能混凝土具有出色的耐候性和抗老化性能,这些装饰板能够长时间保持美观,并且不易受到环境因素的影响。另一方面,超高性能混凝土适用于制造各种预制构件,如梁、柱、墙板等。这些构件在制造过程中可以充分利用超高性能混凝土材料的流动性和自流平特性,实现更高的生产效率。而且,超高性能混凝土所具备的优异力学性能和耐久性,使得这些预制构件能够承
8、受高荷载并保持稳定性能,为建筑结构提供可靠的支撑和强度。除此之外,超高性能混凝土还可以用于制造硬质地板和台阶。由于超高性能混凝土具有卓越的耐磨性和抗冲击性,所制造的硬质地板和台阶表面坚硬、耐久且易于维护。这种类型的地板和台阶适用于高流量区域,如商业中心、公共建筑和交通枢纽等场所,其优越的性能能够满足人们对于强度和耐用性的要求。3 超高性能混凝土工程施工技术 3.1 浇筑技术与模板设计 3.1.1 浇筑过程控制 在超高性能混凝土的浇筑过程中,需要注意以下关键点进行控制。首先,施工速度要适中,既能充分填满模板,又避免过快导致分层、分离或渗漏的问题。同时,选择合适的喷射机、扬子砂枪等工具,确保混凝土
9、能均匀填充到模板中,并注意喷射/振捣时的角度和力度,以避免气泡产生和模板损坏。防止空气包裹和泡沫的方法包括使用振动或冲击来排除混凝土中的气泡,可通过高频振动器、钢棒或橡胶锤轻轻敲打或振动模板,有助于气泡的释放。此外,在温度控制方面,避免过早脱模和水分蒸发过快,可控制浇筑后的温度并进行适当的养护,以促进混凝土的强度发展和耐久性。在低温施工情况下,需采取预热模板、混凝土和水的措施,以防止混凝土受冻害并满足设计要求的强度和耐久性。3.1.2 模板设计 超高性能混凝土的模板设计在成型效果方面起着至关重要的作用。模板的选择和制作需要考虑到超高性能混凝土的流动性和自流平特性,以避免出现孔洞、缺陷或表面凹凸
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