超高性能混凝土，让“永不开裂”成为可能
来源：中国装饰混凝土网
蒙华铁路洞庭湖特大桥自完成钢-超高性能混凝土组合桥面铺装后，创下世界纪录，成为世界首座三塔铁路斜拉桥。洞庭湖大桥主桥桥面总铺装面积约11971㎡，主要采用了超高性能混凝土、普通钢筋、ML15剪力钉和环氧富锌防锈漆等材料。此次施工共计历时45天，为后续道砟铺设和T梁过桥工作赢得了宝贵的时间。这是世界范围内首次将超高性能混凝土组合桥面技术应用于铁路桥梁。
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中铁大桥科学研究院院长田启贤介绍，超高性能混凝土是近年来一种新型材料，他领导的团体研发的超高性能混凝土不仅强度高、耐久性强，同时还具备低收缩、免蒸养等特点，利用这一材料及基于其开发的UHPC组合桥面技术，已经成功应用于公路桥、城市桥及各类桥梁的修补加固工程，可彻底解决正交异性钢桥面疲劳开裂这一世界性难题，被鉴定为世界领先水平。此次蒙华铁路洞庭湖特大桥采用这种UHPC组合桥面，既能降低钢结构疲劳应力，避免钢结构开裂，又可以作为防水层与耐磨层，为钢桥面提供一种永久的防护，极大提升了桥梁结构的整体健康与安全水平。
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中铁大桥科学研究院总工程师王天亮介绍，UHPC组合桥面技术是为解决公路桥正交异性钢桥面疲劳开裂和铺装层易损这一顽疾而开发的，从根本上解决了公路钢桥面易发病害的世界性难题。现在中铁大桥科学研究院又开创性地将这一技术应用于铁路桥面，可以有效解决铁路钢桥面的疲劳和防腐难题。
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中铁大桥科学研究院陈露一高工介绍，该院研发的超高性能混凝土抗压强度是普通C50混凝土的3倍，抗拉强度更高达4-6倍，经历700次冻融循环后仍然完好无损。超高的力学性能、超强的耐久性能、优良的体积稳定性能和优越的工作性能，更有利于工程结构形式多样化、轻型化、薄壁化，施工、维修、养护更加方便，可极大降低工程全寿命周期的维护成本，应用前景十分广阔。
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超高性能混凝土，简称UHPC，是一种创新型的水泥基复合材料，具有超高的强度、韧性和耐久性。经试验证明，其抗折强度是普通C50混凝土的3倍，缩变下降50%，经历700次冻融循环后仍然完好无损，被称为“永不开裂”的混凝土。此次在洞庭湖大桥主桥桥面铺装中的成功应用，标志着UHPC铁路钢桥桥面防水施工工艺的成熟。
超高性能混凝土与其他混凝土相比，在原材料选择方面有很大不同。主要表现为以下几个方面：
（1）胶凝材料方面：UHPC水胶比很低，一般在0.14-0.27之间，水泥用量较大，一般在700-1010Kg/m3左右；使用颗粒粒径较小支持。萘系等传统减水剂由于技术性能的局限性，越来越不能满足工程需要，而聚羧酸减水剂作为备受关注的新一代高性能减水剂，使超低水胶比的获得成为了现实。山东华伟银凯聚羧酸减水剂减水率可达25%-40%以上，保坍性能优异，还能有效改善混凝土和易性，赋予混凝土较高的强度及优良的耐久性，适用于各种高强、高性能混凝土的配制。此外，常用的外加剂还有消泡剂、减缩剂等。
（2）骨料方面：UHPC不使用粗骨料，同时在细骨料方面选取与浆体力学性质相近的石英砂。这样，没有粗骨料的骨架限制作用，可以大幅度减少由于收缩导致的浆体与骨料界面间的孔隙及微裂缝。
（3）外加剂方面：UHPC能获得超低的水胶比及孔隙率，离不开混凝土外加剂技术的支持。萘系等传统减水剂由于技术性能的局限性，越来越不能满足工程需要，而聚羧酸减水剂作为备受关注的新一代高性能减水剂，使超低水胶比的获得成为了现实。山东华伟银凯聚羧酸减水剂减水率可达25%-40%以上，保坍性能优异，还能有效改善混凝土和易性，赋予混凝土较高的强度及优良的耐久性，适用于各种高强、高性能混凝土的配制。此外，常用的外加剂还有消泡剂、减缩剂等。
除了以上几个方面外，UHPC在配制过程中还必须要加入纤维，如钢纤维或复合有机纤维等，主要是作为增强、增韧和抗裂材料。
其实，蒙华铁路洞庭湖特大桥并不是钢-超高性能混凝土组合桥面的最早应用。早在2016年，新型超高性能混凝土就在太原摄乐大桥上桥面铺装过半，之后，曾多次应用于不同桥梁的修补加固。超高性能混凝土及钢-超高性能混凝土组合桥面的出现，不仅彻底解决了大跨径钢桥面铺装出现桥面板疲劳开裂及铺装层破坏两大世界性技术难题，而且将是混凝土发展史上又一重要转折点，将有力推动桥梁技术的进步。