設(shè)計(jì)自由度體現(xiàn)材料對(duì)創(chuàng)意的支撐能力。普通混凝土因韌性低、流動(dòng)性有限(坍落度通常 100-200mm),難以成型復(fù)雜造型,多用于直線、矩形等簡單結(jié)構(gòu)。而 UHPC 具有超高流動(dòng)性(坍落度≥250mm,擴(kuò)展度≥750mm)和優(yōu)異韌性,可澆筑曲面、異形、鏤空等復(fù)雜構(gòu)件。例如某文化建筑的雙曲幕墻支撐結(jié)構(gòu),用 UHPC 一次澆筑成型,無需分段施工;普通混凝土需分塊澆筑再拼接,易出現(xiàn)滲漏和變形。此外,UHPC 的度允許設(shè)計(jì)大跨度懸挑(如 10m 以上無支撐雨棚),而普通混凝土懸挑長度通?!?m,否則需大量鋼筋和厚重截面。針對(duì)巨野煤田深厚表土層支護(hù),提出采用雙層鋼板混凝土鉆井井壁結(jié)構(gòu)。河北選擇混凝土蓋板
橋梁建設(shè)中,混凝土憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性,成為構(gòu)建橋梁主體結(jié)構(gòu)的中心材料。橋梁混凝土需要具備更高的強(qiáng)度、抗裂性和抗疲勞性,以應(yīng)對(duì)橋梁在使用過程中承受的車輛荷載、風(fēng)力、溫度變化等多種外力作用。在梁式橋建設(shè)中,混凝土預(yù)制梁具有質(zhì)量穩(wěn)定、施工便捷的特點(diǎn),可在工廠預(yù)制后運(yùn)至現(xiàn)場安裝,縮短施工周期;在拱橋建設(shè)中,混凝土能澆筑成大跨度的拱圈結(jié)構(gòu),憑借其強(qiáng)大的抗壓能力,將橋梁荷載傳遞至支座;在斜拉橋和懸索橋中,混凝土橋塔和橋面板需要具備極高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,以支撐整個(gè)橋梁的重量和拉力。從跨越江河的大型橋梁到城市中的過街天橋,混凝土都在其中扮演著關(guān)鍵角色,確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固,為人們的跨江越河出行提供保障。遼寧潔性混凝土電纜井當(dāng)這種溶液應(yīng)用到金屬、混凝土、紙等表面時(shí),溶劑在室溫時(shí)可揮發(fā)留下一層透明、堅(jiān)硬、有光澤的玻璃狀薄膜。
成本是兩者應(yīng)用的重要考量。普通混凝土原材料易得,水泥、砂石價(jià)格低廉,每立方米成本約 300-500 元。而 UHPC 的原材料成本高得多:度水泥、硅灰等摻合料價(jià)格是普通材料的 3-5 倍,鋼纖維成本占比達(dá) 40% 以上,每立方米 UHPC 成本通常在 2000-4000 元,是普通混凝土的 5-10 倍。這種高成本限制了 UHPC 的大規(guī)模普及,使其主要用于對(duì)性能要求極高的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),而普通混凝土因經(jīng)濟(jì)性,廣泛應(yīng)用于民用建筑、一般市政工程等對(duì)成本敏感的場景。但需注意,UHPC 的全生命周期成本更低,長期使用中可抵消初期高投入。
普通混凝土的抗壓強(qiáng)度一般在 20 - 50MPa 之間,這樣的強(qiáng)度在一些常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)中能夠滿足基本的承載需求 。然而,當(dāng)面對(duì)大跨度建筑、超高層建筑等對(duì)強(qiáng)度要求極高的工程時(shí),普通混凝土就顯得力不從心。而且普通混凝土內(nèi)部存在較多孔隙和微裂縫,這使得它在長期受到水、酸堿、鹽等環(huán)境因素侵蝕時(shí),容易發(fā)生劣化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、剝落等問題,其耐久性壽命通常在幾十年左右 。相比之下,UHPC 超高性能混凝土展現(xiàn)出了強(qiáng)大的性能優(yōu)勢(shì)。它的抗壓強(qiáng)度通??蛇_(dá) 150MPa 以上,部分甚至能超過 200MPa ,是普通混凝土強(qiáng)度的數(shù)倍之多。這種超**度源于其更加致密的微觀結(jié)構(gòu),極大地提升了材料的承載能力。同時(shí),UHPC 超高性能混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、抗氯離子侵蝕等性能極為出色,其密實(shí)的結(jié)構(gòu)有效阻擋了外界有害物質(zhì)的侵入,耐久性壽命可長達(dá)數(shù)百年,在極端環(huán)境下也能長期穩(wěn)定工作。耐化學(xué)介質(zhì)性及耐凍融性等特點(diǎn)。
養(yǎng)護(hù)是影響兩者終性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。普通混凝土水化反應(yīng)對(duì)環(huán)境要求較低,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件為溫度 20±2℃、濕度≥95%,養(yǎng)護(hù) 7 天后強(qiáng)度可達(dá)設(shè)計(jì)值的 70% 以上,28 天基本達(dá)標(biāo)。而 UHPC 因低水膠比,水化反應(yīng)更依賴外部條件激發(fā):早期(澆筑后 1-2 小時(shí))需立即覆蓋保濕,防止表面失水開裂;脫模后必須進(jìn)行強(qiáng)化養(yǎng)護(hù),蒸汽養(yǎng)護(hù)可使 7 天強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)值的 90%,若采用自然養(yǎng)護(hù),需保持濕度≥95% 且溫度≥20℃,養(yǎng)護(hù)期延長至 21 天以上。若養(yǎng)護(hù)不當(dāng),UHPC 強(qiáng)度可能達(dá)設(shè)計(jì)值的 60%,而普通混凝土養(yǎng)護(hù)不足雖強(qiáng)度降低,但影響相對(duì)較小。這也是 UHPC 在寒冷、干燥地區(qū)應(yīng)用需額外采取保溫保濕措施的原因。在普通混凝土中摻入一定比例的白乳膠,形成白乳膠聚合物改性水泥混凝土,其具有優(yōu)良的路用性能。四川防水混凝土電纜井
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實(shí)際工程案例直觀展現(xiàn)兩者的應(yīng)用效果。某城市跨河普通混凝土橋梁,建成 20 年后因荷載增加和耐久性下降,需拆除重建,總造價(jià) 1.2 億元;而相鄰采用 UHPC 的橋梁,相同跨度下自重減少 40%,建成 30 年后檢測(cè)仍性能良好,預(yù)計(jì)無需大修即可再使用 70 年,全生命周期成本更低。在建筑領(lǐng)域,某 30 層普通混凝土建筑的框架柱截面 1.2m×1.2m,占用大量空間;而采用 UHPC 的同類型建筑,柱截面縮小至 0.6m×0.6m,每層增加使用面積 5㎡。這些案例表明,UHPC 雖初期投入高,但長期效益多。河北選擇混凝土蓋板