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新(xīn)聞中(zhōng)心

我院特聘研究員王俊顔研發的超高性能(néng)混凝土在中(zhōng)環搶修中(zhōng)大顯身手

發布日期:2018-12-28
      6月520時起,因523日事故封閉14天的上海中(zhōng)環内圈滬嘉立交至滬太路主線(xiàn)正式恢複通行。為(wèi)快速地結束一起事故半城堵局面作(zuò)出貢獻的就有(yǒu)我院特聘研究員王俊顔研發的超高性能(néng)混凝土(UHPC)。“64日淩晨,我們接到搶修指揮部的指令,進入現場,王俊顔告訴記者,團隊研發的超高性能(néng)混凝土被搶修指揮部用(yòng)作(zuò)修補材料,用(yòng)于修複受損的橋墩及其抗震擋塊。

      看過中(zhōng)環受損一幕的人都還記得,百噸大卡車(chē)躺在高架的外沿,本隻能(néng)承受30噸的橋面向外傾斜翹起,路面高差達到40厘米,翹起的百米橋面将橋梁墩台生生崩出一個大大的豁口,還有(yǒu)本用(yòng)于隔震阻擋沖擊的擋塊也變得松脆斑駁,傷痕累累,“此處是交通咽喉,不能(néng)換柱子,你若修複,所用(yòng)材料必須和橋墩快速形成一個整體(tǐ),且能(néng)保證其長(cháng)期性能(néng)。”于是,具(jù)備超高強度、超高韌性、超高耐久性,施工(gōng)方便快捷的超高性能(néng)混凝土當然就是最理(lǐ)想的材料。

      這樣的材料到哪裏去找?搶修工(gōng)程指揮部想到了最近一年來在滬嘉高速、同濟路加固工(gōng)程中(zhōng)有(yǒu)着良好表現的超高性能(néng)混凝土,這種産(chǎn)學(xué)研一體(tǐ)化的新(xīn)産(chǎn)品——“TENACAL®(泰耐克)”已由上海羅洋新(xīn)材料科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司批量生産(chǎn)。王俊顔說:“該材料有(yǒu)四大優勢:一是具(jù)有(yǒu)類似金屬一樣的拉伸應變強化特性,強化段極限應變是混凝土的數十倍;二是28天抗壓強度可(kě)達200MPa(即每平方厘米可(kě)承受約2000公(gōng)斤的壓力)以上,媲美鑄鐵;三是該材料與鋼筋的充分(fēn)錨固長(cháng)度可(kě)以縮短至3.5倍的鋼筋直徑,保證與植筋鋼筋的充分(fēn)錨固,從而與橋墩受損區(qū)形成一個整體(tǐ);四是優異的耐久性可(kě)保證修補部分(fēn)與橋墩同壽命。實現上述性能(néng)并不像國(guó)内外同類産(chǎn)品需要高溫蒸養,可(kě)常溫施工(gōng)養護,這是該材料工(gōng)程應用(yòng)的一個重大技(jì )術突破。6月3日夜,我們接到指令後,迅速趕到現場。

      此時,不眠不休的搶修突擊隊,已經将中(zhōng)環事故中(zhōng)樁号為(wèi)ZN834-ZN835立柱間的鋼箱梁,通過頂升平移“消除”了40厘米的高差和水平位移,梁體(tǐ)上下左右都對齊咬合到了事故前的狀态,但是橋面澆築、立柱修複都在等着突擊隊員們各盡其責、各顯其能(néng)。

      6月4日淩晨,路面銑刨、鋼橋面除鏽、橋面瀝青攤鋪和型鋼伸縮縫修補工(gōng)作(zuò)緊張有(yǒu)序地展開。上海羅洋公(gōng)司的搶修隊員爬上高高的鋼柱平台,發現作(zuò)業面太小(xiǎo),泵送機無法展開作(zuò)業,緊急磋商(shāng)後,決定将機器吊到橋面,并由一根16米長(cháng)的軟管接至橋墩修複區(qū)支起的模闆内,在不到一小(xiǎo)時作(zuò)業時間内,攪拌成液态的超高性能(néng)混凝土迅速填充了橋墩修複區(qū),完成了加固作(zuò)業,“這種材料,在含有(yǒu)大量特種纖維的條件下,仍可(kě)實現自流平和泵送施工(gōng),并且力學(xué)性能(néng)堪比鑄鐵”,王俊顔說,48小(xiǎo)時後的測試表明,修補材料的标準養護立方體(tǐ)抗壓強度超過90兆帕,所以業界又(yòu)稱它為(wèi)“流動的金屬”。4日上午10時,修補完畢。

       王俊顔作(zuò)為(wèi)我院“高水平領航人才計劃特聘研究員”,近年來一直從事超高性能(néng)混凝土的研發,在加拿(ná)大英屬哥(gē)倫比亞大學(xué)訪學(xué)及新(xīn)加坡國(guó)立大學(xué)工(gōng)作(zuò)期間,其研究突飛猛進。他(tā)介紹,超高性能(néng)混凝土以其優良的性能(néng),廣泛用(yòng)于海洋工(gōng)程、公(gōng)路橋梁、國(guó)防工(gōng)程等國(guó)計民(mín)生領域。法國(guó)巴黎JEAN BOUIN體(tǐ)育場,用(yòng)3600塊的超高性能(néng)混凝土預制三角镂空闆(鑲嵌玻璃)鋪了23000平方米的屋頂。輕巧的材料(強度大促使重量變輕,同等強度其重量有(yǒu)原材料的1/4)使超大跨殼體(tǐ)同時實現了光線(xiàn)透射功能(néng)設計、藝術性設計和低自重設計的完美結合。此類工(gōng)程還有(yǒu)卡塔爾新(xīn)建國(guó)家博物(wù)館、羽田機場海上跑道。“日本東京的羽田機場擴建跑道采用(yòng)了UHPC預制闆技(jì )術,利用(yòng)它的超高強度大幅降低結構自重,因此降低樁基礎的建設成本;該材料的超高緻密度可(kě)使其在海洋環境裏的使用(yòng)壽命達200年。

      2014年10月,為(wèi)羽田機場提供此項技(jì )術的日本鹿島建設公(gōng)司來到新(xīn)加坡國(guó)立大學(xué),與研究超高性能(néng)混凝土的王俊顔等深入研讨有(yǒu)關問題。接着,他(tā)就在2015年1月回到母校,開始組建超高性能(néng)水泥基結構材料(超輕、超強、超高韌性)研究課題組和具(jù)有(yǒu)國(guó)際先進水平的實驗室平台,目前實驗室已正常運轉并将産(chǎn)出一批高質(zhì)量的研究成果,同時研究成果還将持續産(chǎn)業化,實現從實驗室到工(gōng)程的一站式應用(yòng)模式。

       王俊顔研發的超高性能(néng)混凝土産(chǎn)品已成功應用(yòng)于上海數座橋梁的加固工(gōng)程,其中(zhōng)的典型案例是我國(guó)大陸第一條高速公(gōng)路——滬嘉高速公(gōng)路。該公(gōng)路1988年通車(chē),至今已運營近30年。2015年檢測發現,滬嘉高速蘊藻浜橋、新(xīn)槎浦橋預制橋面闆碳化嚴重,混凝土強度降低,裂縫病害嚴重,梁内部積水,部分(fēn)槽型梁存在底闆裂縫及腹闆豎向、斜向裂縫,亟需采取加固措施以保證橋梁運營安(ān)全。“修複加固采用(yòng)的就是王俊顔研發的超高性能(néng)混凝土,在不封閉交通的條件下,成功完成對橋梁的加固,提高了結構承載力。”業内人士評價。

      不僅如此,短短一年時間内,這種超高性能(néng)混凝土還用(yòng)于上海S20外環高速公(gōng)路北翟路橋、同濟路高架EN匝道鋼橋面加固維修等。“我們采用(yòng)上海羅洋新(xīn)材料有(yǒu)限公(gōng)司的‘泰耐克’超高性能(néng)混凝土修補天津某碼頭3号泊位受損梁,經過6個月的海工(gōng)環境和一個冬天的凍融,發現修複層沒有(yǒu)開裂、鏽蝕劣化等現象,證明該材料強度高、韌性好、強度發展快,且與原結構粘附力強,加固效果良好。”交通部水運工(gōng)程試驗檢測中(zhōng)心的《客戶意見反饋》中(zhōng),記者讀到這樣的文(wén)字。