UHPC在懸索橋橋面板中的應用

羅 超，譚贛湘

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙 410004）

0 引言

UHPC是超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete）的簡稱，這是一種比較新穎的建筑材料，它的抗壓強度是非常高的，能夠達到一般混凝土強度的抗壓強度的6倍甚至更高，它抗折的強度也是非常大的，能夠達到一般混凝土強度的10倍，它的耐久性能夠達超越標準指標的100倍。由于其具有超高性能的特點，將UHPC應用到鋼混橋梁中可以節約35%的鋼材。

1 施工概況

紅河特大橋主跨700m鋼箱梁橋面板鋪裝為50mmUHPC超高性能混凝土，單幅凈寬11.5m，總面積約16060m2。為滿足工期要求，必須保證每天都有倉面澆筑，根據現場計劃備倉情況，將16060m2共劃分為18個倉面，上下游倉面對稱，單幅對稱澆筑。18個倉面分為3個類型，分別為84m×11.5m、72m×11.5m和92m×11.5m。各倉面接縫處作為施工縫，施工縫必須間距鋼箱梁節段連接縫距離大于等于5m，且在施工縫處增加S型異型鋼板進行局部加強。

UHPC在現場拌制，在紅河特大橋引橋上放置3臺立軸行星式攪拌機用于UHPC混凝土攪拌施工，UHPC原材料進場過磅驗收后方可使用，正式澆筑前需先進行試拌，保證機械設備性能滿足UHPC拌制要求。橋面鋼筋綁扎驗收完成后即可進行UHPC混凝土澆筑，UHPC在攪拌機內拌制完成，由叉車裝運料斗將UHPC運送至倉面處，利用25t吊車將料斗吊至攤鋪設備進料口下料，攤鋪設備進行攤鋪布料整平。

2 材料存放

根據澆筑計劃安排材料進場，材料進場驗收合格后，保存方式為在地勢較高區設置材料存放場地，在材料存放場地區域擺放托盤存放，每個托盤上方堆放兩袋材料，為避免材料底部受潮，在托盤上方需要墊放防雨布防止底層材料受潮，材料現場存放時上方覆蓋兩層防雨布進行防潮到場材料及時用掉。

3 施工工藝流程（見圖1）

圖1 施工工藝流程

4 施工準備

由于整體工期較短，在UHPC施工前，必須將材料、機械設備準備齊全并進場，避免在施工過程中出現材料、設備短缺現象。要求相關人員在施工前做好準備工作。正式施工前擬做一個試驗段，以檢查機械正常使用、施工人員配合度、混凝土的流動度。

5 鋼筋及埋件工程

5.1 S型加強鋼板安裝

（1）按照分倉施工縫和圖紙尺寸進行S型異型鋼板定位焊接，要求焊縫尺寸符合圖紙尺寸。

（2）焊接前必須先進行樣板焊接試驗，在試驗成功后，才能進行正式焊接，在焊接的時候焊縫的寬度保持基本一致，使表面整齊美觀。

（3）母材與焊縫邊緣的結合線必須光滑過渡、熔合良好，不得存在母材與焊縫邊緣的結合線未良好熔合，焊縫出現裂紋，嚴重情況下甚至會出現焊縫咬邊。

（4）焊接時必須做好防風措施，每次施焊前，必須要將上層焊縫表面的氧化渣皮及灰塵清理干凈，同時清除焊縫表面的油污，從而達到消除邊緣熔合、減少氣孔的效果，保證焊縫質量。

（5）為了在一定程度上避免氣孔過多以及其他的焊接缺陷，我們需要對焊接的裝備進行定期的維護，定期檢查設備是否存在故障，焊絲輸送與導電裝置及易損件是否完好。

（6）每一個焊工都應該對自己的焊接進行嚴格的檢驗，如果在焊接之后存在缺陷，需要及時對其進行處理，嚴禁出現質量不過關的焊縫。

5.2 鋼筋綁扎

（1）清理橋面，保證橋面無雜物、無污染。

（2）將長度為200mm～300mm的墊層鋼筋沿縱向每隔2m平放一根在橋面上，橫向不能留間隙，確保每根縱向鋼筋底下均能有墊層鋼筋，直徑10mm，墊層鋼筋橫向放置。

（3）根據設計文件規定的鋼筋網間距及焊釘間距，在已完成清潔工作的工作面上擺上鋼筋。每相鄰的兩個焊釘之間擺放3根鋼筋。先擺放縱向鋼筋，再擺放橫向鋼筋。橫向鋼筋在下，縱向鋼筋在上，先將橫向鋼筋安裝在墊層鋼筋上，再將縱向鋼筋擺放在橫向鋼筋上。

（4）每隔兩個交叉點綁扎一個，綁扎點采用梅花形分布，所有的綁扎扎絲頭朝下，切勿直接將扎絲頭朝上豎立。

（5）鋼筋接頭采用30d的長度進行綁扎，且不論縱向接頭還是橫向接頭，均不可將接頭分布在同一條直線上，應間隔分布。

（6）完成全部工作后采用鋼直尺及水平尺等工具對鋼筋網安裝尺寸進行抽查檢驗，對不符合規定的地方進行重新綁扎安裝。

（7）用彩條繩或具有明顯標志的繩物將已安裝完鋼筋網的區域圍起來，在進行混凝土澆筑施工之前禁止人員進入。

6 施工縫設置及處理

模板鋼筋網片綁扎固定，開槽處均用發泡劑填充。UHPC交界面鑿毛應全斷面均勻進行，利用高壓水槍裝備來進行鑿毛，嚴禁使用像風鎬這樣的機械設備。如果鑿毛合格的話，其表面應該是全斷面的鋼纖維，并且這些鋼纖維的外露是比較均勻的，全斷面1/2纖維外漏長度不小于纖維長度1/3。

澆筑完成終凝前（約4~6h，具體時間根據現場溫度確定）對施工縫進行高壓水槍鑿毛處理。

在高壓水槍鑿毛時水流方向需向已經澆筑好的鋪裝層，這樣水分流入已經澆筑好的鋪裝層方便收集清理污水（通過土工布將流入鋪裝層的污水吸干），施工縫用高壓水搶鑿毛時會產生少量污水，可通過強力吹風機將水分吹干。

7 UHPC混凝土標高控制

在鋪裝區護欄處每3m設置標高控制點，通過定制加工的鋼絲繩托架將鋼絲繩進行臨時托舉，保證鋼絲繩不產生下撓而影響標高，具體實際標高根據現場要求在防撞墻上布置。

為保證鋪裝厚度，采取是超聲波高程控制，具體操作是在設立基準鋼絲繩，攤鋪機通過超聲波探測器測定基準標高，通過基準標高設定鋪裝厚度，在設備行走過程中實時跟蹤探測基準標高，同時技術人員通過使用UHPC厚度檢測裝置檢測鋪裝厚度的方式實時核對設備的精準度，如圖2所示。

圖2 布設一體機標高控制點

8 設備調試及安裝

UHPC在現場拌制，現場配備3臺立軸行星式攪拌機。在對攪拌裝置進行安裝之前，對設備的外觀進行質量檢驗，焊口處是否存在縫隙，會不會存在漏油現象等等；要明確部件的安裝要求，依照相應的順序進行安裝；機械部分安裝完畢后，及時做好防雷措施。

在對攪拌機進行布線之前，要檢查電纜的情況，是不是存在斷路、損壞的狀況，電力電纜的絕緣和電阻狀況是否良好，在操作當中要嚴格按照圖紙的要求進行，不僅要核對拆線的記錄，還不能夠篡改電路；要記錄好因為器件的丟失導致電路缺陷的情況；電路走向盡量遠離油路和高溫、潮溫區域，避免電路和油路交叉布置。

機械整體檢查：檢查機械安裝是否正確，查看機械的轉動是不是存在障礙，對潤滑油的準備情況進行檢驗電氣整體檢查：所有接地完備并符合要求；所有電機三相電阻平衡，電壓符合要求。

分部調試：從電力拖動部分開始，遵循有簡單到復雜的順序，在進行調式前必須要保證電路是正常的，實現對機械進行檢查；調試前，注意觀察各機構工作狀況，保證啟動性能良好、運轉平穩、溫升正常、儀表顯示準確。

整機運轉和試生產：在各部分調試完好后，進行整機運轉和試生產，看一下各個單位是否已經達到要求的水平，也需要對各部分的薄弱環節進行分析，以備操作和維護時加以注意。

混凝土攪拌站的安裝，需由專業的技術人員操作，并應在技術人員主持下組織調試，使技術技能達到標準水平再進行生產。

9 UHPC超高性能混凝土試拌

在攪拌機安裝調試完成后進行首次試拌，用叉車將預混料投入料倉，然后通過自動上料系統輸送到攪拌倉；外加劑和水預先投入水桶中，混合均勻，用水泵抽入攪拌機的水箱中，攪拌機自帶水計量系統。

通過對試拌料的試驗與拓展度檢測中發現，上述配合比適用于20～30℃的環境溫度條件，當環境溫度大于30℃時，按照此配合比拌制出的UHPC擴展度過小，不滿足UHPC質量要求，而當環境溫度小于20℃時，按照此配合比拌制的UHPC擴展度過大，也不滿足UHPC質量要求。通過多次試拌試驗，確定一種根據溫度實時調整配合比的施工措施。

10 UHPC超高性能混凝土攪拌

超高性能混凝土是由水泥、核心料等材料加水拌合，經凝結硬化后形成的一種具有高抗彎強度、高韌性、高耐久性的水泥基復合材料。水泥、核心料、石英砂預先拌合成干混料，施工現場只需將干混料加、鋼纖維、添加劑和水拌合成超高性能混凝土，UHPC所用原材料中的核心組份為袋裝，其重量按0.87m3配制，用叉車將預混料投入料倉，然后通過自動上料系統輸送到攪拌倉；鋼纖維25kg/包，按廠家要求的配比，人工投入攪拌倉；外加劑和水按照配合比預先投入水桶中，混合均勻，用水泵抽入攪拌機的水箱中，攪拌機自帶水計量系統。

用叉車將1000kg預混料以及900kg砂子放入攪拌機料斗中（料斗帶自動提升系統），上料攪拌時間為4min。隨后加入全部水和外加劑，攪拌4~5min。待粉料全部轉換成膠體后，加入全部鋼纖維，攪拌3min。材料攪拌均勻后，進行卸料，卸料時間2～3min。

11 UHPC超高性能混凝土澆筑

11.1 卸料鋪裝

叉車通過橋面便道將裝有UHPC的料斗運至澆筑區，打開料斗將UHPC材料卸載至一體機，一體機在布料鋪裝的同時振平功能啟動邊布料邊行走、振動、收平。一體機自帶振動板，在行走過程中將鋪設好的材料振平收光，機器自帶“前壓腳板”，可以防止UHPC從設備行進前段過快溢出，保證均勻布料。UHPC拌制出機后采用叉車轉運料斗進行運輸，叉車通過橋面便道將裝有UHPC的料斗運至澆筑區，打開料斗將UHPC材料卸載至一體機，通過一體機中螺旋軸把混凝土轉送至布料機的另一端，一體機勻速前進，即可以把混凝土均勻布置于橋面上，一體機在布料鋪裝的同時振平功能啟動邊布料邊行走、振動、收平。運行速度控制在0.5～1.0m/min，施工過程中不能隨意停止，整平振搗每5m對厚度進行檢測，不足部分要及時補平，超高部分要鏟平，當遇到前方布料機出現問題，整平振搗機要停止前進時，要馬上關閉振搗器。

11.2 人工二次收平

澆筑開始后，根據現場的攪拌量控制澆筑速度，確保連續澆筑，澆筑間隔不大于澆筑時UHPC表面的結皮時間。結合橋寬及攪拌效率，澆筑后及時進行二次人工收面、噴霧、覆膜，防止表面結皮影響外觀質量。澆筑過的UHPC表面少量褶皺部位及一體機兩端應專人收面作業，緊接著噴霧覆膜養護。

UHPC高強混凝土澆筑后在噴霧保濕的條件下表面約30min內會產生結皮現象，須在整平完成后立即進行收面作業，重點對局部褶皺起皮部位進行帶水收面。考慮到整平機過后施工人員不能直接進入進行收面、局部區域可能的補料等工作，覆膜機上帶有操作平臺，可進行第三次收面，在收面時出現起皮現象適當噴霧灑水同時立即進行收面以保護UHPC表面平整度，局部區域補料使用手提式平板振搗器進行振搗振平。

11.3 覆膜養護

UHPC每攤鋪完成1m，應及時噴霧采用養生薄膜進行保濕養護，并應符合下列規定：

（1）養生薄膜應搭接鋪設，搭接寬度應大于20cm，并采用土工布覆蓋。

（2）保濕養護過程中，應加大巡查力度，并做好記錄，發現有缺水部位時，應及時補水養護。

12 模板的拆除及UHPC養護

常溫養護一天后對澆筑區進行模板拆除，拆模過程中，應特別注意做好混凝土成品保護工作。

前期安排3名人員專門負責UHPC養護工作，利用接通的養護水管進行澆灌養護。單幅橋面澆筑完成后，采用灑水車進行灑水養護。UHPC養護時間為7d，第一天養護采用塑料膜覆蓋，養護溫度不應小于10℃，為保證覆蓋后的薄膜不被風吹走，現場須采用重物施壓（方木、模板）的方式進行覆壓。常溫養護1d后揭開塑料薄膜，并立即覆蓋土工布灑水養護，在養護期間必須保持土工布濕潤。

13 結語

實例證明，UHPC混凝土能夠在橋梁結構自重增加不是很大的情況下，取得良好的加固效果；雖然這樣一來工程的造價會在一定程度上增加，但是養護成本會減少，橋面板的全壽命周期成本整體上比較低。