中德新亞STC超高韌性混凝土

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（super toughness concrete），是由水泥、礦物摻合料、細(xì)集料、鋼纖維和減水劑等材料或由上述材料制成的干混料先加水拌合，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)行維修。
鋼-stc輕型組合橋面結(jié)構(gòu)的原理是利用超高韌性混凝土（stc）的超高抗彎拉強(qiáng)度、高耐久性等特點(diǎn)，采用剪力釘與鋼面板連接、密集布筋、混合料攤鋪、高溫蒸養(yǎng)等方式為手段，提高了橋面結(jié)構(gòu)層的剛度及抗拉強(qiáng)度，解決鋼橋面結(jié)構(gòu)疲勞破壞及橋面鋪裝極易損壞等世界性質(zhì)量通病和施工難題。
與傳統(tǒng)正交異性鋼橋面相比，鋼-stc輕型組合橋面結(jié)構(gòu)的局部剛度顯著提高，大幅度降低了正交異性鋼橋面各構(gòu)造細(xì)節(jié)處的活載應(yīng)力，基本消除了疲勞開裂的風(fēng)險(xiǎn)。與常規(guī)瀝青混凝土鋪裝相比，鋼-stc輕型組合橋面結(jié)構(gòu)的使用壽命更長，在全壽命周期內(nèi)具有更好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。其優(yōu)點(diǎn)如下：
1、組合結(jié)構(gòu)大幅度提高了橋面剛度，從而有效改善瀝青面層受力狀態(tài)；
2、stc層為水泥基材料，溫度穩(wěn)定性好，改善了瀝青面層工作條件，大幅降低了粘結(jié)層失效、車轍、推移等破壞風(fēng)險(xiǎn)；
3、減小了鋼面板和加勁肋在輪載下的應(yīng)力，大幅提高了鋼橋面的抗疲勞壽命；
4、超高韌性混凝土（stc）層的高密實(shí)性，使鋼橋面處于更好的工作環(huán)境，有效降低其被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
二、stc超高韌性混凝凝土的主要性能指標(biāo)（db43/t 1173-2016）
項(xiàng)目
技術(shù)指標(biāo)
等級(jí)
stc22
stc25
stc28
立方體抗壓強(qiáng)度std值（mpa）
≥120
≥140
≥160
抗彎拉強(qiáng)度std值（mpa）
≥22
≥25
≥28
不配筋軸拉強(qiáng)度（mpa）
≥7
≥8
≥9
抗壓/抗拉彈性模量（gpa）
≥37.6
≥40.7
≥43.5
max拉伸應(yīng)變（%）
≥0.2
max抗拉強(qiáng)度/彈性段抗拉強(qiáng)度
≥1.1
初始坍落擴(kuò)展度（mm）
≥700
1h坍落擴(kuò)展度（mm）
≥650
備注：每立方原材料重量（不含拌合水）為2300kg；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：25～50mmstc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(shì)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)連接可簡化，便于施工，且節(jié)點(diǎn)更加牢固，地震作用下不會(huì)成為整個(gè)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(jì)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、濕接縫寬度過多，現(xiàn)場(chǎng)工程量多。
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、減少濕接縫處鋼筋的數(shù)量，stc超高韌性混凝凝土流動(dòng)性良好，無粗骨料，可以保證現(xiàn)場(chǎng)澆筑的施工質(zhì)量。
⑵、濕接縫寬度可以減少到1/3以上，降低現(xiàn)場(chǎng)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=100∶（10～30）∶10
2、攪拌
投入粉料到攪拌機(jī)，加水?dāng)嚢?～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(shí)——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(dòng)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(shí)，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(shí)，宜選用黑色或藍(lán)色吸熱面膜的節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜。
按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)。
五、包裝貯存
采用牛皮紙復(fù)合袋包裝，25kg/袋（鋼纖維單獨(dú)包裝）；
須貯存于干燥通風(fēng)的室內(nèi)，包裝袋密閉，注意防潮、防凍。