5月7日晚,卓越土木講壇之“高性能混凝土知多少”在同濟大學土木工程學院召開。材料科學與工程學院王俊顏博士以“超高性能混凝土(UHPC)——從材料到結構應用”為題,為大家講述了最新科技前沿的超高性能水泥基復合材料的應用和未來前景。
在講座的一開始,在座的同學們都對UHPC比較陌生,于是王博士舉了一個簡單的例子方便大家理解:比如在承受相同的承載力條件下,工字梁需要112kg/m,混凝土結構需要530kg/m,而UHPC材料只需要140kg/m——可以說其材料性能已經非常接近鋼結構。在大家對UHPC有了初步的理解以后,王博士便開始詳細介紹這一材料的工作特點:它有著自流平性能,可用于制備各種異形構件,通過多遠粒子最緊密堆積優化設計原則,可實現0.15以下的水膠比。UHPC的抗壓強度大于150MPa,抗拉強度大于7MPa,極限拉伸變形大于0.2%,有著類金屬變形性能。王博士還特別指出這種材料只需要常溫常壓養護,消除了大家對于其實用性的顧慮。相比于鋼結構,UHPC不需要高昂的防銹維護費和防火維護費。UHPC材料既可以在不配筋的情況下用于自承重裝飾性、功能性構件,也可以與預應力鋼絞線復合形成CRC結構。
說完材料性能部分,王博士開始介紹UHPC的結構應用,并分了大致以下六類:輕巧美觀結構、UHPC濕焊縫技術、海洋工程、公路橋梁、結構維修加固以及國防工程等其他應用。為了讓我們直觀了解輕巧美觀結構,王博士放了一段關于法國JEAN BOUIN體育場施工過程的視頻,從工廠預制的UHPC面板再到施工現場的組裝,整個過程簡單明了。接下對于UHPC濕接縫技術的介紹,更是引起了同學們一陣陣的驚嘆。普通的橋面板之間必須要400mm的縫隙來焊接鋼筋澆筑混凝土,而UHPC材料只需要短短的100mm縫隙,并且免去了傳統的焊接部分,直接澆筑UHPC材料,構造簡單,超高強,縫隙中的UHPC能夠實現將鋼筋連接起來。同時實驗表明,濕接縫結構不是結構的薄弱環節,視頻中UHPC材料良好的流動性讓底下的教授和學生不禁驚嘆其為“流動的金屬”,并一度看好其在國內的前景。之后王博士還給我們簡單的介紹了運用UHPC材料最大的工程:日本羽田機場海上跑道,以及國外比較普遍的π字梁結構。最后時刻UHPC的抗擊打視頻又引來臺下陣陣的掌聲。
短短一小時的講座在同學們不停的贊嘆聲中接近尾聲。王博士感嘆道,UHPC雖然在國外運用的非常廣泛,但是在國內卻才是剛剛起步的階段,王博士也寄予希望,能有更多的學生投入到新材料的研究,使其降低成本,運用更加廣泛。