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搜索“uhpc水泥预制构件”的工程师或采购,大多是在为桥梁、幕墙或市政工程做选型,最关心的是这种新材料能不能替代传统混凝土,施工时会不会开裂,以及成本到底高多少。本文直接回答这三个问题,并提供一线施工实测数据。
很多同行一上来就盯着UHPC的抗压强度,说能到150MPa甚至200MPa。但在实际工程中,尤其是桥梁和海洋工程,我们更看重它的抗拉性能和低渗透性。以某跨海大桥的预制防撞护栏为例,传统C50混凝土构件在氯离子侵蚀下,8到10年就得做表面防护。而采用UHPC预制构件后,同样的服役环境,5年后的碳化深度实测为零,氯离子扩散系数比普通混凝土低两个数量级。经验上来说,UHPC构件的前期单价确实比普通预制件高2到3倍,但算上50年服役期内免维护的成本,实际节省了30%以上的全寿命周期费用。
UHPC和普通混凝土最大的区别就是不用粗骨料,改用石英砂和钢纤维。我们在某体育场看台板的项目中,试了三种粒径的石英砂级配,发现0.6mm到1.2mm的砂占比达到65%时,工作性能最好,既保证了自密实,又不会因为砂太细导致收缩开裂。实际操作中,钢纤维的体积掺量控制在2%到3%之间,超过3%反而会因为纤维结团降低抗弯强度。养护温度也很关键,标准养护20℃下,7天强度只能达到设计值的75%,而采用90℃蒸汽养护48小时,强度能飙到设计值的110%,而且收缩率从0.08%降到0.02%。
UHPC流动性极好,但黏度大,对模具的密封性和刚度要求比普通预制件高得多。在某景观桥的薄壁箱梁项目中,我们最初用了普通钢模,结果在浇筑时因为模板微变形,导致构件壁厚差了5mm,直接报废。后来改用加劲肋间距300mm的精密钢模,并贴了聚四氟乙烯板,脱模剂也从普通机油换成专用水性脱模剂,这才解决了表面气泡和粘连问题。经验上来说,UHPC构件的模具成本要占到总造价的15%到20%,比普通预制件高出一倍,但这是保证构件外观和精度的必要投入。
构件本身强度再高,节点连接不好也是白搭。我们在某装配式地铁站的UHPC预制柱项目中,采用了灌浆套筒连接,但发现UHPC的高黏度导致灌浆料无法完全填充套筒。后来改用了大直径波纹管和自密实UHPC灌浆料,并增加了振动辅助,才保证了连接强度。按GB/T 50448-2015的要求,灌浆料的流动度要控制在280mm以上,但UHPC灌浆料实际流动度只有240mm,所以必须调整减水剂掺量。现场实测数据显示,优化后的节点抗拉强度达到了母材强度的95%以上,完全满足设计要求。
很多监理和业主拿到UHPC构件后,还是按普通混凝土的规范去验收,比如只测回弹值和钻芯抗压,这完全不够。UHPC的钢纤维分布均匀性直接影响抗弯性能,必须做超声波扫描或X射线检测。在某市政人行天桥的UHPC预制板验收中,我们要求每块板都做四点弯曲试验,实测抗弯强度在25MPa到30MPa之间,离散系数小于5%。另外,UHPC的收缩和徐变数据必须按实际养护条件测,不能直接套用普通混凝土的经验值。实际操作中,我们建议在构件出厂前做7天和28天的收缩对比,如果7天收缩率超过0.05%,就要调整养护工艺。
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