方 磊
(陜西省交通規(guī)劃設計研究院,陜西 西安 710075)
RPC混凝土的優(yōu)越性能和應用現(xiàn)狀
方 磊
(陜西省交通規(guī)劃設計研究院,陜西 西安 710075)
介紹了活性粉末混凝土的力學性能,以某一景區(qū)簡支人行梁橋為例,通過計算分析得出以下結論:RPC混凝土的力學性能遠遠高于高強混凝土,使用RPC混凝土橋梁具有足夠的安全儲備。
活性粉末混凝土,橋梁工程,力學性能,應用前景
RPC混凝土是20世紀末法國一家水泥廠家研制的超高性能混凝土,經(jīng)過20多年的研究和使用經(jīng)驗,工程人員發(fā)現(xiàn)這種新型活性粉末混凝土不僅抗壓和抗彎折強度高,而且體積穩(wěn)定性和耐久性以及抗疲勞性都遠遠高于普通高強混凝土,其優(yōu)良的抗拉強度使其抗彎強度達到了30 MPa~60 MPa,這是其他高強混凝土難以望其項背的。RPC活性粉末混凝土優(yōu)越的力學和使用性能使其在土木、核電等工程領域中有廣闊的應用市場。
RPC具有極高的抗壓和抗拉強度,根據(jù)各個生產(chǎn)廠家RPC混凝土的材料和生產(chǎn)養(yǎng)護工藝與生產(chǎn)高性能混凝土有較大的不同,造成它們與高性能混凝土制作養(yǎng)護工藝以及力學性能也有較大的差異?,F(xiàn)以RPC800與RPC200的力學性能和普通高強混凝土對比為例,其制作養(yǎng)護工藝和力學使用性能與普通高強混凝土的比較結果見表1。
表1 RPC800,RPC200和HPC的力學性能及其制作工藝
眾所周知脆性破壞是普通混凝土的一大使用缺陷,也是困擾工程界的一大難題。而摻加了一定體積比鋼纖維RPC混凝土的斷裂能高達20 000 J/m2~40 000 J/m2,由這些數(shù)據(jù)可知RPC混凝土的斷裂能以及抗彎折強度幾乎和金屬鋁相同,和鋼材相比也僅僅低了1個數(shù)量級而已,但是造價要比鋼材低很多[2];與其他普通高強混凝土相比,其抗折強度高出1個多數(shù)量級,而斷裂能高出2個數(shù)量級之多。因此,RPC混凝土將會是未來混凝土材料發(fā)展的必然方向。
以某一景區(qū)人行天橋為例,通過設計計算最終使用RPC200混凝土代替原有的C50混凝土,并且具有足夠的安全儲備,以適應節(jié)假日人流的巨幅增長。人行天橋跨度20 m,橋面寬度2.0 m,人群設計荷載采用4.0 kN/m2,其截面如圖1所示,RPC混凝土層厚80 mm,下部鋼箱梁板厚均為8 mm,加勁肋厚度為6 mm,且每隔3 m有一道和加勁肋等高等厚的橫向加勁肋。
邊界條件為簡支梁形式,上層混凝土和鋼箱梁的結合處采用栓釘剪力鍵進行連接,在有限元模型計算時,此結合面節(jié)點直接固結耦合,有限元計算模型如圖2所示。
混凝土蓋板分別采用C50和RPC200進行組合,計算結果如表2所示。
表2 計算結果
由以上計算結果可知:1)當采用混凝土C50時混凝土最大壓應力達到35.66 MPa,而規(guī)范設計值為23.5 MPa;最大拉應力達到1.81 MPa,接近規(guī)范設計值1.95 MPa。2)當采用混凝土RPC200時混凝土最大壓應力達到24.63 MPa,遠遠小于其設計值75 MPa;最大拉應力達到2.02 MPa,遠小于設計值15.0 MPa。3)當采用混凝土C50和混凝土RPC時,撓度和鋼板最大應力降低明顯,但是這兩個控制指標均低于設計值。
RPC混凝土可以很好的滿足人行天橋項目的使用要求,活性粉末混凝土具有普高強混凝土無法比擬的抗拉強度和使用性能,隨著RPC混凝土研制技術和施工工藝的日臻完善以及施工技術的不斷成熟,它會被越來越廣泛的應用于工程領域,具有較大的技術發(fā)展和性能提高潛力。
[1] 吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社,1999:10-11.
[2] 吳炎海,何雁斌,楊幼華,等.RPC200的力學性能[J].福州大學學報(自然科學版),2003,31(5):598-602.
[3] 曹 峰,覃維祖.超高性能纖維增強混凝土初步研究[J].工業(yè)建筑,1999,29(6):42-44.
[4] 單 波,黃政宇.活性粉末混凝土RPC基本力學性能的試驗與研究[D].長沙:湖南大學碩士學位論文,2002.
Reactive Powder Concrete advantages and applications situation
Fang Lei
(ShannxiProvincialTransportPlanningDesign&ResearchInstitute,Xi’an710075,China)
This paper introduced the mechanical properties of Reactive Powder Concrete, taking a scenic area simply supported humanoid girder bridge for example, through the calculation and analysis, obtained the following conclusions: the mechanical properties of RPC was higher than high strength concrete, using RPC concrete bridges had enough safety storage.
Reactive Powder Concrete, bridge engineering, mechanical property, application prospect
2015-06-09
方 磊(1980- ),男,工程師
1009-6825(2015)23-0106-02
TU528
A