杭州鋼結(jié)構(gòu)橋面鋪裝用STC超高韌性混凝土
一、超高韌性混凝凝土概述
超高韌性混凝土，是由水泥、粉煤灰、礦粉、硅灰、石英砂、石英粉、鋼纖維、減水劑等多種外加劑，在工廠預(yù)拌混合的預(yù)混料，加水拌合后再經(jīng)凝結(jié)硬化形成一種具有高抗彎強(qiáng)度、高韌性、高耐久性的水泥基復(fù)合材料，簡稱“STC”。
鋼結(jié)構(gòu)橋梁日益成為主流橋梁建造方式，但是，傳統(tǒng)鋪裝鋼橋面在超載重車的高頻率碾壓下，鋼橋面中的面板與縱肋、橫隔板間易出現(xiàn)疲勞開裂，使得鋼橋面板的局部剛度不足，導(dǎo)致橋面鋪裝極易損壞，不得不反復(fù)進(jìn)行大修。
超韌性混凝土（STC）的抗拉強(qiáng)度是傳統(tǒng)混凝土的10倍，其斷裂韌性是傳統(tǒng)混凝土的200倍，鋼箱梁與超高韌性混凝土組合成一個整體后，橋面局部剛度提高了40倍，鋼橋面疲勞開裂的風(fēng)險大大降低，超高韌性混凝土組合結(jié)構(gòu)橋面壽命可達(dá)100年。
二、STC超高韌性混凝凝土的主要性能指標(biāo)
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項(xiàng)目 |
依據(jù) |
技術(shù)指標(biāo) |
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抗壓強(qiáng)度（MPa） |
試件尺寸40×40×160（mm） |
≥150 |
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試件尺寸100×100×160（mm） |
≥120 |
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抗彎拉強(qiáng)度（MPa） |
≥22 |
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抗拉強(qiáng)度（MPa） |
≥9 |
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抗壓/抗拉彈性模量（GPa） |
≥37.6 |
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極限拉伸應(yīng)變（%） |
≥0.2 |
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極限抗拉強(qiáng)度/彈性段抗拉強(qiáng)度 |
≥1.1 |
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初始坍落擴(kuò)展度（mm） |
≥700 |
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1h坍落擴(kuò)展度（mm） |
≥650 |
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備注：每立方原材料重量（不含拌合水）為2250kg；性能指標(biāo)可以根據(jù)客戶要求定制。
三、STC超高韌性混凝凝土的應(yīng)用范圍
1、新混凝土橋面鋪裝用STC超高韌性混凝凝土
25～40mm STC超高韌性混凝凝土+40mm瀝青混凝土-防水層
2、舊混凝土橋面修復(fù)用STC超高韌性混凝凝土
40～80mm STC超高韌性混凝凝土（加鋼筋）+40mm瀝青混凝土-防水層
路橋修復(fù)后通行重載車輛該方案的優(yōu)勢在于：強(qiáng)度高，可降低橋梁自重，快速恢復(fù)通車。如四川某跨河大橋通過60mm的STC超高韌性混凝凝土鋪裝層，在不增加橋面重量荷載的情況下，完成了橋面的修復(fù)，3天后可通行80噸重載礦車，韌性好，能夠承載礦車大量通行，并顯著提升橋梁使用壽命，施工周期僅為20天。
3、正交異性鋼橋面鋪裝STC超高韌性混凝凝土
STC超高韌性混凝凝土可大大減輕預(yù)制構(gòu)件尺寸和自重，且保證預(yù)制構(gòu)件承載力等力學(xué)性能；節(jié)點(diǎn)連接可大大簡化，便于施工，且節(jié)點(diǎn)更加牢固，地震作用下不會成為整個橋梁的薄弱點(diǎn)。
輕型組合橋面主要由正交異性鋼橋面板、STC層、粘結(jié)層及面層組成。
主結(jié)構(gòu)上層主要由STC層、栓釘和結(jié)構(gòu)網(wǎng)組成。
4、預(yù)制梁板濕接縫澆筑STC超高韌性混凝凝土
常規(guī)普通混凝土濕接縫設(shè)計方案存在很多問題：
⑴、濕接縫鋼筋分布密集，導(dǎo)致混凝土極難澆筑密實(shí)，施工難度大。
⑵、濕接縫寬度過大，現(xiàn)場工程量大。
⑶、濕接縫處受力情況復(fù)雜，易于破壞，屬于橋梁結(jié)構(gòu)中的薄弱點(diǎn)。
采用STC超高韌性混凝凝土澆筑濕接縫可以很好地解決上述問題：
⑴、極大減少濕接縫處鋼筋的數(shù)量，STC超高韌性混凝凝土流動性良好，無粗骨料，可以保證現(xiàn)場澆筑的施工質(zhì)量。
⑵、濕接縫寬度可以減少到1/3以上，大大降低現(xiàn)場施工的作業(yè)量。
⑶、STC超高韌性混凝凝土自身優(yōu)異的力學(xué)性能，可以保證濕接縫從原本的薄弱點(diǎn)變成現(xiàn)在的強(qiáng)點(diǎn)。
四、STC超高韌性混凝凝土橋面鋪裝材料的施工工藝
1、配合比
粉料:鋼纖維:水=10∶（1～3）∶9
2、攪拌
投入粉料到攪拌機(jī)，加水?dāng)嚢?span>3～4分鐘(物料達(dá)到膠體狀態(tài))，加入鋼纖維繼續(xù)攪拌（當(dāng)鋼纖維用量較大時——通常不超過3%，可以逐漸或分次加入），待鋼纖維分散后均勻后進(jìn)行澆筑，并振動成型，而后進(jìn)行養(yǎng)生。
3、養(yǎng)生
STC層保濕養(yǎng)護(hù)用的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜應(yīng)由高分子吸水樹脂和不透水塑料面膜制成，其質(zhì)量應(yīng)符合JTG/T F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》中3.11.3規(guī)定。
高溫期施工時，宜選用白色反光面膜的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜；低溫期施工時，宜選用黑色或藍(lán)色吸熱面膜的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜。
五、包裝貯存
采用牛皮紙復(fù)合袋包裝，25kg/袋；
須貯存于干燥通風(fēng)的室內(nèi)，包裝袋密閉，注意防潮、防凍。
