淮安性能混凝土（UHPC）核电站

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　　2.3试验板破坏形态
　　正弯矩作用下加固试验板的终破坏形态为：UHPC加固层与普通混凝土交界面出现相对滑移，滑移面出现在普通混凝土部分(如图13所示)，UHPC与普通混凝土黏接面强度未达到破坏强度，普通混凝土剪切破坏;抗剪栓钉屈服，但未被拔出;同时普通混凝土层底部受拉钢筋屈服，裂缝宽度迅速增大，试验板在荷载不变的情况下，钢筋应变及试验板挠度持续增大，结构整体不能达到新的静力平衡，试验板达到极限承载力状态;但UHPC加固层未出现压碎现象，UHPC自身的抗压强度和密实性，了结构整体良好的防水效果和耐久性.
　　负弯矩作用下，加固试验板终破坏形态为：UHPC加固层顶面主裂缝宽度超过0.5 mm，大于规范所允许裂缝宽度大值[16]，结构整体不再具有防水性能及良好的耐久性;此时，UHPC加固层内钢筋未屈服，UHPC加固层与普通混凝土交界面未出现相对滑移，普通混凝土未出现压碎现象，结构整体仍未达到极限承载力状态，油压千斤顶荷载达到峰值1 250 kN.为试验安全及精度，本试验不再更换大功率千斤顶进行加载，UHPC加固层主裂缝局部如图14所示.
　　2.4主要试验结果汇总
　　将3块试件的主要抗弯试验结果汇总于表6.未加固试验板在正弯矩加载时，以试验板底面出现条肉眼可见裂缝对应荷载作为开裂荷载;正弯矩加载时，由于试验板受拉区混凝土前期已经加载至开裂，故正弯矩作用下开裂荷载无明显意义;负弯矩加载时，以UHPC加固层顶面率先出现的条可见裂缝对应的荷载定义为加固结构的开裂荷载.试验中3块试件所能承受的大荷载作为极限荷载.
　　进行UHPC棱柱体四点加载抗折试验，棱柱体的配比、浇筑养护条件与加固试验板相同，测得UHPC弹性极限拉应变为359～393με.负弯矩作用下，试验板UHPC加固层弹性极限拉应变为384με，与抗折试验结果吻合良好.
　　正弯矩作用下，UHPC加固层受压，试件整体破坏时，UHPC加固层顶面大压应变仅为-1 575με，?h小于UHPC立方体极限压应变，此处不再进行讨论.
　　3理论分析
　　3.1开裂强度分析
　　为充分利用UHPC的耐久性，薄层UHPC对箱梁顶板的加固效果，加固工程中需要严格控制UHPC层的开裂.为便于实际结构设计，可利用负弯矩试验中测得的开裂荷载Fcr通过反推计算得到UHPC层的开裂强度fcr.假设普通混凝土与UHPC层均为理想线弹性材料;试验板由于前期开裂，普通混凝土全截面仅能提供压应力;试验板截面变形分布仍满足平截面假定;交界面产生裂缝前忽略普通混凝土与UHPC层之间的相对滑移.试验板截面应变分布如图15所示.

　　就材料的规格尺寸而言，用于RPC的细砂相当于传统商品混凝土中的粗集料，波特兰水泥起到了细集料的作用，而硅灰则起到了水泥的作用。RPC的初步配合比设计，涉及到创建一个致密的颗粒状构架。颗粒配合比设计的优化，可以通过使用堆积模型或颗粒尺寸分布软件，诸如LISA得以实现。

　　目前，已有一种推荐使用的实验性方法，进行RPC的配合比设计。采用颗粒规格优化软件LISA，配制RPC和HPC试验性拌合物，以良好的工作性和理想的搅拌时间为依据，选择佳的配合比设计。

　　决定RPC拌合物质量的主要参数是需水量(获得低商品混凝土流动性的用水量)。事实上，拌合物的孔隙指数与需水量和商品混凝土中的气泡量有关。根据低需水量选定一种配合比设计后，就可以通过采用相对密度指数(do/ds)，分析出佳用水量。这里do和ds分别代表商品混凝土的密实度和经捣实的拌合物(无水或空气)的密实度。相对密实度显示了商品混凝土的堆积程度，其高值是1。就RPC而言，其配合比设计应使其堆积密实度达到高。

　　RPC需通过热养护，来提高其微结构的性能。而热养护也只是简单地在其达到正常凝结后，在常压下对商品混凝土进行加热(一般温度是90℃)。这种养护会大大加速火山灰活性反应，从而改善所形成的水化产物的微结构。凝结前的加压，也是建议采用的一种获得高强的手段。

　　RPC的高强，会使其变得非常脆。一般来说，在RPC中掺加钢质微纤维，可提高其韧性。常用的标准直钢纤维长13mm，直径0.15mm，掺加率为体积的1.5-3%。经济的掺量为体积的2%，约155kg/m3。
　　其它性能掺人纤维后的UHPC具有优良的动态力学性能。对线出现明显下降段;当钢纤维掺量达到2%时，破坏过程与钢纤维掺量1%的试件相似，但应力一应变曲线的下降段更加平UHPC抗冲击性能的研究表明，掺入钢纤维降低了UHPC高速冲击下的损伤，材料的抗冲击性能提高[17J8|。另外，安明船等[1们通过2%钢纤维体积掺率的UHPC单轴受压疲劳性能试验获得了疲劳曲线(S-N曲线)，疲劳极限强度为其静极限轴心抗压强度的57%，明显优于普通混凝土。受弯疲劳性能试验表明在低周和高周疲劳荷载作用下，掺入钢纤维的UHPC即使出现裂缝，仍拥有的耐疲劳性能[2…。缓且延伸较长，试件开裂后可承受更大的拉力。其原因是基体开裂以后，跨越裂缝的钢纤维开始承受外力作用，随着裂缝的发展，钢纤维承受的拉力逐渐增大，随着钢纤维的拔出或拉断，曲线逐渐下降。若钢纤维用量合理，可出现多裂纹扩展现象。表1Table1UItPC材料的基本力学性能BasicmechanicalpropertiesofUHPC表2性能混凝土、混凝土和普通混凝土的耐久性对比Table2DurabilityofUHPC.HPCandOPC2.2耐久性SchmidtS等[26。总结了欧洲UHPC耐久性的研究情况，究表明其28d碳化深度仅为0～0.3mm，远低于HPC和OPC(普通混凝土)。在耐腐蚀性方面，刘斯凤等将UHPC浸入我国新疆盐湖卤水中进行试验，3个月后UHPC的质量损失为0，动弹模损失仅为0.5%;杨吴生等晒3将养护后的试件置于人工海水和自来水中浸泡180d，测得的抗压如表2所示。国内对UHPC的耐久性也已有系统研究。在抗冻性方面，试验表明在300次冻融循环以后，UHPC的耐久性系数均保持在99以上。对UHPC抗氯离子渗透性(NEL法)的研究发现，其氯离子扩散系数均低于0.4，故材料的抗氯离子渗透性能Ez8，30]。UHPC的抗碳化性研强度和抗折强度略浸泡前，证明UHPC具有很好的抗化学侵蚀性能。另外，研究表明UHPC的耐磨性可达到优万方数据性能混凝土的制备与性能等等品路面砖的要求。

　　综上所述，国内外的研究均表明UHPC具有的耐久性，且远HPC和OPC，这是因为UHPC极低的水胶比和合理的颗粒级配使其具有极小的孔隙率和良好的微观结构。3UHPC的应用与展望目前，UHPC在国外已有不少工程应用，国内的工程应用也已逐步展开。UHPC主要可应用于人行桥、楼梯板、阳台板及外挂板等一些有轻质、美观要求的结构构件;在大跨桥梁的梁、预制构件中采用UHPC，可减少构件的截面、配筋，减轻结构质量，增大跨度，而且UHPC的抗渗性可增强结构的耐久性;用UHPC建造压力管道可提高其工作压淮安力，并增强抗侵蚀能力;用UHPC制备的固体废料储存容器可长期储存中、低放射性废料，其使用寿命可长达500年;L7-IPC也可用于路面和桥面易磨损区的修补修复;另外，由于其具有的防爆和防腐性能，所以在工程领域也有的应用价值与潜力。为指导UHPC结构设计与应用，一些国家结合相关试验，在已有的混凝土、纤维混凝土结构设计规范的基础上根据UHPC材料的特点进行修正和改进，淮安提出了UHPC结构构件的设计方法。法国AFGC/SETRAc32]和德国DAfStBUHPCI33]均明确了UHPC构件的设计方法。国内，李莉[341分别对UHPC简支梁和连续梁进行试验研究，给出了UH—PC梁承载力、刚度和裂缝的计算公式，并建立了塑性铰长度和弯矩调幅系数的计算公式。