性能混凝土(UHPC)是由胶凝材料、性胶凝材料、集料、外加剂、水等经地搅拌而制作成的一种高强度,高韧性,孔隙率低的强水泥基材料。根据原材料组成和养护方式的不同,其抗压强度在 100pa~280Mpa,大约是 C30 普通混凝土的 5~16倍。
一般来说,UHPC如果想达到比较高的强度,便需要一定的高温高压热养护作为必要条件,另一方面钢纤维在搅拌过程中容易结团,需要大型的搅拌设备。而这些对于现场浇筑的施工条件来说基本很难达到。这也导致了UHPC大多是需要在工厂提前制备完成的预制件。
UHPC构件与其他混凝土相比,在原材料选择方面有很大不同。主要表现为以下几个方面:
1、胶凝材料方面:UHPC水胶比很低,一般在0.14-0.27之间,水泥用量较大,一般在700-1010Kg/m3左右;使用颗粒粒径较小。传统减水剂由于技术性能的局限性,越来越不能满足工程需要,而聚羧酸减水剂作为备受关注的新一代高性能减水剂,使水胶比的获得成为了现实。
2、骨料方面:UHPC不使用粗骨料,同时在细骨料方面选取与浆体力学性质相近的石英砂。这样,没有粗骨料的骨架限制作用,可以大幅度减少由于收缩导致的浆体与骨料界面间的孔隙及微裂缝。
3、外加剂方面:UHPC能获得的水胶比及孔隙率,离不开混凝土外加剂技术的支持。传统减水剂由于技术性能的局限性,越来越不能满足工程需要,而聚羧酸减水剂作为备受关注的新一代高性能减水剂,使水胶比的获得成为了现实。
除了以上几个方面外,UHPC在配制过程中还必须要加入纤维,如钢纤维或复合有机纤维等,主要是作为增强、增韧和抗裂材料。
UHPC构件的应用及安装:
得益于UHPC优异的材料属性,能够制作大幅规格、高镂空及大异形的预制构件及板材,UHPC结构与装饰一体化主要应用场景为对建筑造型和表观质量要求较高的纤薄轻巧结构或构件,现阶段主要包括:桥梁、屋面、阳台和楼梯等,未来可望拓展至更多的应用领域。
应用在建筑立面的UHPC装饰挂板,在工厂内预制成型,浇筑、预埋等在厂内完成,现场无需二次焊接、钻孔等,常规采用干挂式幕墙的方式进行安装。
UHPC自身优异的力学性能决定了它在稳定性方面的优势,而且浇筑时预埋套筒的连接方式,让UHPC与背栓一体成型,整体性更高。亦可根据项目设计的特点与实际情况,采用特别的安装方式。
UHPC构件的应用分类
根据用途和主要目的,UHPC应用通常划分为结构性(structural)和装饰性(Architectural)两大类,结构性UHPC是承担除自重,风荷载,地震力以外其他荷载的UHPC结构或构件,典型应用如预制梁,现浇钢箱梁桥面铺装层,湿接缝等。
装饰性UHPC是不承担除自重,风荷载,地震力以外其他荷载的UHPC结构或构件,并对装饰功能包括表观质量,颜色,均匀性等有较高要求,典型应用如UHPC建筑幕墙板,UHPC遮阳板,UHPC装饰景观构件等。
在某些情况下,UHPC结构或构件需要同时承担结构性荷载并实现较高的建筑装饰效果,这类应用既需要满足较高的力学性能,进行详细地结构受力分析和计算,满足结构上的和可行性,同时还要求建筑设计与结构设计的充分融合及相互适应,对构件制作过程中的模具制作,浇筑,养护工艺都有较高的要求,以确保满足建筑装饰效果。这类应用可以称之为UHPC装饰与结构一体化应用。
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