UHPC超高性能混凝土预制T梁的实践与思考

UHPC 超高性能混凝土 预制T 梁的实践与思考

周继焕 1 朴泷 1 谭昱 1 唐左平 2

浙江舟山北向大通道有限公司， 浙江丹山 316000

浙江交工集团股份有限公司，浙江杭州 310000

摘要：UHPC超高性能混凝土在桥梁维修加固到桥梁墩柱连接、湿接缝、桥面铺装等部位广泛使用，在常温养护条件下，具备高强、高延性、高耐久性、良好施工性能等特征，具有良好的工程适用价值和广阔的推广应用前景。宁波舟山港主通道项目开展超高性能混凝土提升跨海桥梁工程性能的应用研究，选取烟墩互通B匝道作为UHPC超高性能混凝土预制T梁试点。B匝道UHPC超高性能混凝土预制T梁是国内首次采用,目前均已经预制并架设完成，本文通过介绍具体施工工艺实践及施工过程中的思考，为后续UHPC超高性能混凝土在我国桥梁建设中的运用提供了可借鉴的施工经验。

关键词：UHPC超高性能混凝土 预制T梁 实践 思考

1 结构设计简介

烟墩互通B匝道桥作为试验梁板进行预制，本标段预制UHPC T梁共有20片，梁高均为1.55m，预制边梁上翼缘宽度为185cm，预制中梁上翼缘宽度为175cm。梁长度最长为29.92m，最短为29.29m。

T梁断面图

2 施工工艺流程

工艺流程图

3 钢筋绑扎

UHPC预制T梁在预制厂内集中预制，采用模具化、流水化生产。钢筋下料前对设计图纸以及各种规格的钢筋长度和数量进行认真核对，保证钢筋表面清洁、平直，对钢筋的下料长度进行计算，做到最合理的配料方式，减少浪费。钢筋加工成型的要点及注意事项和成型后质量要求如下：

1）超高性能混凝土构件中钢筋和预应力筋的最小保护层厚度不应小于钢筋公称直径，不小于20mm.

2）钢筋接头宜设置在受力较小的区段，并应错开布置。接头宜采用焊接接 头和机械连接接头；当施工或构造条件有困难时，除轴心受拉构件或小偏心受拉构件纵向受力钢筋外也可采用绑扎接头，搭接长度不小于20倍钢筋直径。

3）钢筋净距不应小于 1.5 倍纤维长度，且不应小于30mm。

腹板绑扎胎 顶板绑扎胎架

4 模板清理及安装

模板为减少气泡两侧张贴模板布，模板与模板之间的拼缝处用胶布整齐粘贴，拼缝表面处应不褶皱、无遗漏，保证浇筑时不漏浆，保证模板拼缝处外观平整光洁，无错台。肋板、横隔板钢筋，波纹管坐标待监理检查合格后，进行模板安装，使用龙门吊将模板转运到位，然后配合人工进行安装。模板块件间用M18螺栓连接，侧模由设置在顶部和下部的两排φ20mm拉杆对拉固定，上排拉杆设在外侧模板的竖向肋上端，上层拉杆间距随单段模板具体尺寸进行对拉固定，下层拉杆间距为45cm，通过台座预留孔设置。侧模从一端开始立，第一片吊立就位后用木楔支垫初步定位，然后吊装对面一侧的侧模，依次安装拉杆，找好上口尺寸及垂直度，接着安装相邻的一片模板，在梁底座穿入拉杆，通过夹板将侧模与梁底模紧贴，与底座联成一整体，模板顶部用拉杆拉紧。通过设置在模板下面的对口楔进行微调，保证模板精确定位。

模板粘贴模板布

5 混凝土拌制及浇筑

超高性能混凝土（以下简称UHPC）是一种新型水泥基复合材料，抗拉强度可达20Mpa.抗压强度可达120Mpa。不渗透等级大于P20，防冻等级大于F500，具有优异的力学性能和耐久性。UHPC与普通混凝土材料不同之处在于添加了活性外加剂、高效减水剂和钢纤维等它的配合比设计原则是：通过增加组分的细度，增加组分的活性，并且不添加粗集料，使材料内的孔最小化。同时，渗入大量的钢纤维材料，在混凝土受拉状态时，表现出良好的抗拉性能。

超高性能混凝土（UHPC）拌合采用立轴行星式强制搅拌机，在现场进行搅拌；本项目采用2.5方机进行搅拌。

方轴强制式搅拌设备

超高性能混凝土（UHPC）理论配合比

超高性能混凝土（UHPC）实际配合比

投料顺序：启动搅拌机→投入粉料（搅拌60s）→加水和液剂→搅拌 240s（物料达到流化状态）→投入纤维、继续搅拌（搅拌180s）→出料。

本次浇筑方量为16.99m³，考虑过程损耗，实际浇筑方量为17.85m³.混凝土通过三辆8m³混凝土运输车运输至前场（实际装料控制在7.65m³）。第一盘料拌好之后进行扩展度试验（设计要求扩展度≥700mm）实测扩展度750。1h后进行二次扩展度试验（设计要求扩展度≥650mm）实际扩展度740。

（1）考虑到高性能混凝土的高流动性，需配置2个与UHPC混凝土配套的3方斗。以保证能够有效的控制阀门的大小，以及保证浇筑的连续性。

（2）浇筑过程中料斗可以在两头腹板与横隔板交接的位置连续下料，利用混凝土超高的流动性，两头料分别向中间合拢。浇到翼板时，控制卸料速度，先铺满低边后，再浇筑高边。

（3）浇筑完成之后，应对表面边进行抹面收光和洒水覆膜养护作业。

6 养护

UHPC摊铺摊铺完成之后，及时进行收面及覆盖薄膜养护工作，UHPC表面暴露于空气中的时间不宜过长。覆盖保湿养护薄膜之前，UHPC表面应喷洒水雾，保持湿润状态，以防止干缩开裂。保湿养护过程中，发现缺水的地方应及时补水。UHPC浇筑完成待混凝土终凝后，继续48h的90℃的高温蒸汽养护，以防止后期长期的收缩开裂。

7 预应力张拉、压浆

当梁板的混凝土强度达到85%以上且砼龄期不小于5d时方可进行正弯矩段钢绞线的张拉工作。控制应力为1302MPa,预应力钢绞线采用张拉力与伸长量双向控制的方法进行张拉。启动张拉后，由现场操作人员控制千斤顶进行张拉。施加预应力应采用张拉力与引伸量双控。当预应力钢束张拉达到设计张拉力时，实际引伸量值与理论引伸量值的误差应控制在 6%以内。经计算实际伸长量-5.6%。张拉完成后测得起拱度为14.56mm。预应力张拉期间竖向、侧向变形符合要求。

清除锚垫板上的杂物，确定压浆端和出浆端，在两端安装控制阀压浆管。开始拌料，水胶比满足规范要求后开始压浆。压浆从一端压入，等另一端溢出浓稠浆体后，密封出浆管，继续压浆使压力达到0.5MPa，关闭进浆管撤除压力。

8 施工过程中存在的问题及思考

UHPC超高性能混凝土预制T梁在工艺试验过程中发现因其高流动性，振捣后梁板表面气泡很多，严重影响T梁的外观质量及耐久性。下面我们通过几组工艺试验情况来对比分析寻找解决办法。

经过6次工艺试验及实践证明得到以下结论： 1）拌和效率低。一片梁板设计方量16.99方，实际施工所需方量17.85方。从布料到制拌完成的时间需要大约3小时。2）模板易漏浆。超高性能混凝土具有极好的流动性，因此模板稍有缝隙或者封堵不牢固就容易出现漏浆的现象。3）翼板厚度难控制。由于模板设置横坡，而且此混凝土流动性极好，在浇筑完成之后高边的混凝土易向低边流失。因此浇筑完成之后高边的翼板厚度偏低。4）施工过超中需使用模板布，方可确保梁板外观质量，混凝土振捣需采用高频振捣器，使用插入式振捣会影响钢纤维均匀分布。

未贴模板布外观质量 贴模板布外观质量

9 结束语

UHPC材料具备优良的变形性能与断裂韧性，这一特性确保整个桥梁构架有着非常好的吸收能量的能力，大大提升了桥梁构架的整体抗震能力。UHPC材料有着较小的收缩徐变特性，这一特性在预应力结构应用中的作用显得尤为突出，其有效的解决了现阶段大跨度预应力混凝土桥梁主要存在的问题，即由于预应力损失所造成的饶度过大的问题，大大降低了预应力的损耗。UHPC材料具备优良的耐久性，其能够有效抵挡氯离子腐蚀，冻融破坏以及碳化磨损，保证了在桥梁结构在复杂的外部环境当中，仍然能够有效的抵挡各种腐蚀，保证了桥梁结构的使用寿命周期得到延长。