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您搜索UHPC-150,最关心的应该是这种材料到底能不能用在您的具体工程上、实际强度能达到多少、施工时跟普通混凝土有什么不一样、以及验收该看哪本规范。本文基于15年现场经验,直接给出您关心的参数和操作要点,不谈空话。
很多资料把UHPC说得神乎其神,但作为工程材料,数据必须落到实处。UHPC-150的“150”指的是抗压强度标准值不低于150MPa,这是按照GB/T 31387-2015《活性粉末混凝土》进行立方体试件(100mm×100mm×100mm)检测的结果。实际工程中,我们测得的28天抗压强度通常在155-170MPa之间。抗折强度方面,标准要求不低于30MPa,实测值普遍在35-45MPa,这比普通C50混凝土的5-7MPa高出五倍以上。弹性模量在48-55GPa,大约是普通高强混凝土的1.5倍。收缩率方面,经过标准养护后,90天收缩值可控制在200×10⁻⁶以内,相比普通混凝土的400-600×10⁻⁶,确实降低了50%以上。
这里要纠正一个常见误区:UHPC-150并不是“永不开裂”,而是因为其内部含有大量钢纤维(通常体积掺量2%-3%),裂缝出现后能通过纤维桥接作用限制裂缝宽度,通常控制在0.05mm以下,属于无害裂缝。在海洋工程中,这种微细裂缝对氯离子渗透的影响可以忽略不计。
UHPC-150的胶凝材料用量很大,水胶比极低(0.16-0.20),必须使用强制式搅拌机。以我们做过的某跨海大桥桥墩加固项目为例,配合比大致为:P·II 52.5硅酸盐水泥700-800kg/m³,硅灰150-200kg/m³,石英粉200-300kg/m³,石英砂(0.15-0.6mm)1000-1100kg/m³,钢纤维(直径0.2mm,长度13mm)150-200kg/m³,高效减水剂(聚羧酸系)30-40kg/m³,水160-180kg/m³。注意,这里没有粗骨料。
搅拌顺序很关键:先干拌胶凝材料和石英砂3分钟,再加水及减水剂搅拌5分钟,最后缓慢加入钢纤维搅拌3分钟,总搅拌时间不宜少于10分钟。如果搅拌不均匀,钢纤维结团,强度会直接打折扣。流动度控制在200-250mm(跳桌法)比较合适,既能保证自密实,又不易离析。
UHPC-150流动性好,可以自流平,但因为有钢纤维,振捣方式要特别注意。我们吃过亏:在某核电站防护门浇筑时,工人用插入式振捣棒直接插到底,结果钢纤维在振捣棒周围聚集,形成纤维团,导致局部强度不足。后来改为“快插慢拔、浅插密振”的方法,振捣棒插入间距控制在300mm以内,每点振捣时间不超过10秒,让纤维均匀分布。对于薄壁构件(厚度小于50mm),建议用平板振捣器或附着式振捣器,避免振捣棒破坏模板。
浇筑前要检查模板密封性,因为UHPC浆体很稀,漏浆会严重。以某市政景观桥的UHPC-150装饰板为例,我们用了发泡橡胶密封条,并在模板接缝处打玻璃胶,才解决了漏浆问题。浇筑完成后,表面收光要在30分钟内完成,因为初凝时间比普通混凝土短,一般在1.5-2小时(20℃条件下)。
UHPC-150对养护温度和湿度非常敏感。常温养护(20±2℃)下,3天强度可达120MPa,7天达到140MPa,28天达到160MPa左右。但如果想充分发挥潜力,建议采用蒸汽养护或热水养护。以我们做的某军工掩体工程为例,采用90℃蒸汽养护48小时,28天强度直接飙到185MPa,而且收缩率比常温养护降低30%。
实际操作中,浇筑完成后先覆盖塑料薄膜保湿,静置6-8小时(等终凝),然后开始升温,升温速率控制在15℃/小时,避免温度应力导致开裂。恒温90℃保持48小时,降温速率同样控制在15℃/小时。降温到40℃以下才能拆模。如果现场条件不具备蒸汽养护,至少要保持7天湿养护,每天洒水3-4次,否则表面容易起粉、强度上不去。
验收时,抗压强度试件按GB/T 31387-2015制作,每组3个试件,100mm立方体。注意,试件成型后要带模养护48小时才能拆模,否则容易损坏。抗折强度采用40mm×40mm×160mm棱柱体试件,跨距100mm,三点加载。验收标准:抗压强度不低于设计值的115%(即172.5MPa),抗折强度不低于设计值的110%(即33MPa)。
常见问题之一是表面气泡多。这通常是因为搅拌时引气或振捣不足。解决办法:搅拌时适当延长真空脱气时间(如果有真空搅拌机),或者在浇筑前用消泡剂(掺量0.1%-0.3%)。另一个问题是钢纤维外露。如果表面纤维露出,不仅影响美观,还会锈蚀。处理方法是:在收光后用毛刷蘸取同配比的浆体涂刷表面,覆盖露出的纤维。
以某海洋平台钢结构保护层工程为例,我们采用了UHPC-150包覆,厚度50mm,施工后经过两年海水冲刷和冻融循环(现场检测了500次冻融),表面完好,氯离子渗透深度不到5mm,远优于普通C50混凝土的30mm。这就是UHPC-150在耐久性上的实际表现。
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