UHPC在小箱梁湿接缝施工中的应用

UHPC在小箱梁湿接缝施工中的应用

汪兴和

上海地江集团有限公司   上海201112

摘要：近年来，超高性能混凝土（UHPC）的制备技术越来越成熟，其具有的超高强度、高耐久性能、高韧性等超高性能也逐渐被人们所了解，应用也越来越广泛，特别是在高架桥梁施工中，采用UHPC将预制构件连接成整体的施工方法已被广泛应用，本文以上海S3公路新建工程S3-4标项目为例，介绍UHPC在预制小箱梁湿接缝连接施工中的施工方法，表明其在高架桥梁施工中具有广泛应用价值。

关键词：UHPC 湿接缝 施工方法

1、引言

超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，简称UHPC），它是由水泥、矿物掺合料、高性能外加剂、粒径不大于5mm的高性能细骨料、短细纤维等，以特定工艺混合而成的材料；其具有超高强度、高耐久性能、高韧性等超高性能，同时还具有良好的黏结性能和抗冲击、抗疲劳性能。S3-4项目小箱梁湿接缝施工充分利用UHPC的特性，在提高结构安全性和耐久性的同时，减少了施工周期，取得良好的施工效果。

2、工程概况

S3公路（周邓公路-G1503公路两港大道立交）新建工程起讫桩号为 K4+901.900~K31+530.000，全长约26.6km。其中主线收费站以北的高架道路为高速公路入城段，整幅桥宽25.5m，布置双向六车道，设计车速 80km/h；主线收费站以南的高架道路为高速公路，整幅桥宽 32.0m，布置双向六车道+紧急停车带，设计车速 100km/h。

S3-4标主线桩号K21+155.5～K25+065.0，总长约3.910km，本项目10m 匝道采用小箱梁，标准桥宽由 3 片小箱梁组成，梁距3.1175m，梁间通过25cm宽的超高性能混凝土（UHPC）湿接缝进行横向连接。具体构造如图所示：

3、超高性能混凝土（UHPC）性能分析

目前UHPC在工程上的应用越来越多，技术与性能也越来越成熟，下面结合多家研究机构的相关试验结果来分析UHPC湿接缝与小箱梁连接的性能，由于超高性能混凝土本身的各项技术性能指标均远高于小箱梁，因此下面我们只对连接截面的性能进行分析。

3.1 UHPC与钢筋锚固粘结性能

根据下面表1钢筋粘结性能试验结果分析，相比于普通混凝土30d（钢筋直径）的充分锚固长度，试验中4d锚固长度满足在UHPC中滑移的充分锚固，7.5d锚固长度满足在UHPC中无滑移的充分锚固。

上述钢筋粘结性能试验结果表明，UHPC与钢筋的锚固性能明显优于普通混凝土与钢筋的锚固性能，完全满足工程受力的需要。

3.2 UHPC与普通混凝土（NC）的黏结性能

UHPC与普通混凝土之间的界面黏结性能是影响结构连接可靠性的关键因素，下面表2汇总了黏结试件试验结果，包含UHPC与普通混凝土黏结试件界面的黏结强度、变异系数，黏结试件加载试验当天NC与UHPC劈裂抗拉强度、抗压强度。

通过上述试验表明，UHPC与普通混凝土黏结试件的界面抗拉强度f t/MPa均超过了5Mpa。UHPC-NC通过劈裂抗拉试验获得的界面黏结强度，通常情况下根据下面表3使用Sprinkel的评价标准，根据此评价标准，认定试验中CG组界面的黏结强度数值均达到“Excellent”等级，因此采用UHPC将小箱梁连接成整体，其连接界面具有优异的黏结强度，完全满足结构安全可靠的需求。

4、UHPC湿接缝的施工方法

4.1 模板安装及拼缝处理

小箱梁湿接缝模板安装一般采用吊模的方式进行施工，模板采用15mm竹胶板，底模间隔0.7m采用φ12对拉螺杆进行对拉加固，下口采用螺母固定，上口采用双钢管横桥向支撑在相邻两片预制小箱梁上。

湿接缝底模模板每块长2.44m，宽35cm，为确保将模板箱梁顶板间缝隙控制在2mm以内，底模悬挂螺栓必须紧固，同时在模板与小箱梁混凝土的接触面粘上双面胶防止漏浆，并在模板拼缝及钢管与模板交界处打发泡胶进行密封处理。模板拼缝检查，通过用手摸方式进行检查，如果有明显的模板拼缝，需及时调整模板。

UHPC的模板应满足如下要求：

（1）模板一定要达到应有的强度、刚度以及稳定性，能够承受浇注UHPC时的冲击、振动以及施工人员荷载。

（2）UHPC流动性强，对模板的压力比普通混凝土大，因此模板安装应做到密封不胀模、不漏浆等。

（3）模板与超高性能混凝土（UHPC）相接触的表面上应涂刷脱模剂。

（4）模板应在混凝土强度承受其自身重荷载及其它可能的叠加荷载并达到60MPa以上时方可进行拆除，建议浇注完成48小时以上方可拆模，拆除后的模板要及时进行检查清理。

4.2 超高性能混凝土的搅拌

本项目UHPC采用现场拌制的形式，在搅拌机安装调试完成并校正计量后进行搅拌。根据UHPC的施工配合比，搅拌机每次投料1吨袋粉料加经配合比计算的用水量进行搅拌，混凝土搅拌过程中不能擅自停机，过程需由技术人员全程监控，混凝土搅拌程序如下：

启动搅拌机→投入粉料（搅拌60s）→加水和外加剂→搅拌240s（物料达到流化状态）→投入纤维、继续搅拌（搅拌180s）→出料。每盘投料时间为2分钟，搅拌时间为8分钟，卸料时间为2分钟，每盘从投料搅拌到卸合计需用时间为12分钟。超高性能混凝土（UHPC）需整体搅拌均匀后方可出料，不能出现粉料以及纤维成团现象，搅拌完成后，不得再往拌合物中添加任何水或外加剂。

4.3 超高性能混凝土的浇筑

超高性能混凝土（UHPC）入模前应选用专业设备测量混凝土的温度、塌落度、含供气量、混凝土水灰比及泌水率等工作中特性，只有混凝土拌合物特性满足设计或施工配合比规定的混凝土方可入模浇筑。小箱梁湿接缝混凝土宜选择模板温度在5℃~35℃时段浇筑，如果温度较低时可改变浇筑时间，可在上午10:00至14:00范围内浇筑，浇筑过程中随时监控温度的情况，以及模板和支撑的紧固情况，发现螺栓、支撑松动应及时拧紧，出现漏浆应及时进行封堵，发现钢筋和预埋件发生位移，则需及时调整确保预埋件位置准确。

另外，浇筑混凝土时的倾落高宽比不能超过1m，当超过1m时应选用导槽、串筒、漏斗等设备辅助运输混凝土，确保混凝土不出现层次混凝土离析状况。现场采用电动翻斗车接料并运输至湿接缝位置进行浇筑；通过侧卸料的方式可边浇筑边向前移动，收面人员紧跟收面并进行洒水、覆膜养护。

超高性能混凝土（UHPC）浇筑应选用层次持续变化的方法通过空隙时间不可超出90min，不可随便留设沉降缝，新浇混凝土与临近己固化混凝土的温度差不可超过15℃。

4.4 超高性能混凝土的养护

超高性能混凝土（UHPC）养护有两个目的：一是达到使混凝土能够充分凝固的要求，加快混凝土固化；二是避免混凝土成形后因风吹日晒、干躁、严寒等自然因素的危害而出现超过一切正常范畴的收拢、缝隙及毁坏等状况。混凝土的规范养护要求为温度（20±3）℃，空气湿度维持在90％之上，时间为28d。UHPC初期抗压强度提高较快，一般三天做到设计抗压强度的60％，七天做到设计抗压强度的80％，因此UHPC初期养护非常关键。一般在混凝土浇筑结束后采用以带模养护为主，浇灌养护辅助使混凝土表层维持潮湿。保养时间不少于14天。

5、常见的应急情况处理

5.1 UHPC供应中断

施工前应根据工程量准确测算UHPC的用量，准备充足的原材料。如果发生UHPC供应中断的情况，应尽快对已浇筑面进行处理，在浇筑量很大的情况下，按照施工缝处理的方法，预留台阶型施工缝或企口型施工缝，并在缝内纵向埋设2根12mm钢筋穿过新老UHPC界面，每边锚固长度预留20cm；在浇筑量不大的情况下，应对已浇筑的UHPC进行铲除处理。

5.2天气变化

施工前应充分了解浇筑期间的天气情况，浇筑尽量安排在晴好的时间，避免在雨天、大风天、高温天施工；如果浇筑施工时天气情况不是很好，现场可准备雨棚、塑料布或帆布，在浇筑过程中遭遇突然降雨时，可立即覆盖已浇筑的UHPC，同时安排人员负责排水等工作；如果出现被阵雨轻微冲刷UHPC表面的情况，要及时进行局部修整使其能够符合要求；如果施工时出现被暴雨冲刷UHPC表面的情况，对于破坏严重的部位，应尽早铲除重新浇筑。

5.3 漏浆、爆模处理

为避免出现UHPC漏浆、爆模等情况，在UHPC浇筑前应检查模板是否稳固，并在浇筑过程中安排人员加强监控，出现漏浆及时进行封堵，出现爆模或模板异常情况时应立即停止混凝土浇筑，拆模后清理UHPC及钢筋表面，然后迅速支模，在两个小时内完成并检查合格后继续浇筑。

5.4质量检测不合格处理

超高性能混凝土（UHPC）应严格按照施工配合比搅拌材料，严格按照施工规范进行作业，出现质量检测不合格现象，可采用钻芯取样措施等进行复检，也可采用风镐配合切割机进行拆除。

6 结语

本项目小箱梁湿接缝采用超高性能混凝土（UHPC）代替普通混凝土，充分发挥超UHPC的材料优势，利用其优异的黏结性能、高强性能，提高了结构的安全性、耐久性，缩短了施工周期，达到了预期的理想施工效果。随着超高性能混凝土（UHPC）技术的不断成熟及应用，其在桥梁、隧道、高层建筑、核电站等工程领域将会有越来越广泛的应用前景。

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