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                我院特聘研究員王俊顏研發的超高性能混凝土在中環搶修中大顯身手

                發布日期:2018-12-28
                      6月520時起,因523日事故封閉14天的上海中環內圈滬嘉立交至滬太路主線正式恢復通行。為快速地結束一起事故半城堵局面作出貢獻的就有我院特聘研究員王俊顏研發的超高性能混凝土(UHPC)。“64日凌晨,我們接到搶修指揮部的指令,進入現場,王俊顏告訴記者,團隊研發的超高性能混凝土被搶修指揮部用作修補材料,用于修復受損的橋墩及其抗震擋塊。

                      看過中環受損一幕的人都還記得,百噸大卡車躺在高架的外沿,本只能承受30噸的橋面向外傾斜翹起,路面高差達到40厘米,翹起的百米橋面將橋梁墩臺生生崩出一個大大的豁口,還有本用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,不能換柱子,你若修復,所用材料必須和橋墩快速形成一個整體,且能保證其長期性能?!庇谑?,具備超高強度、超高韌性、超高耐久性,施工方便快捷的超高性能混凝土當然就是最理想的材料。

                      這樣的材料到哪里去找?搶修工程指揮部想到了最近一年來在滬嘉高速、同濟路加固工程中有著良好表現的超高性能混凝土,這種產學研一體化的新產品——“TENACAL?(泰耐克)”已由上海羅洋新材料科技有限公司批量生產。王俊顏說:“該材料有四大優勢:一是具有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天抗壓強度可達200MPa(即每平方厘米可承受約2000公斤的壓力)以上,媲美鑄鐵;三是該材料與鋼筋的充分錨固長度可以縮短至3.5倍的鋼筋直徑,保證與植筋鋼筋的充分錨固,從而與橋墩受損區形成一個整體;四是優異的耐久性可保證修補部分與橋墩同壽命。實現上述性能并不像國內外同類產品需要高溫蒸養,可常溫施工養護,這是該材料工程應用的一個重大技術突破。6月3日夜,我們接到指令后,迅速趕到現場。

                      此時,不眠不休的搶修突擊隊,已經將中環事故中樁號為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,梁體上下左右都對齊咬合到了事故前的狀態,但是橋面澆筑、立柱修復都在等著突擊隊員們各盡其責、各顯其能。

                      6月4日凌晨,路面銑刨、鋼橋面除銹、橋面瀝青攤鋪和型鋼伸縮縫修補工作緊張有序地展開。上海羅洋公司的搶修隊員爬上高高的鋼柱平臺,發現作業面太小,泵送機無法展開作業,緊急磋商后,決定將機器吊到橋面,并由一根16米長的軟管接至橋墩修復區支起的模板內,在不到一小時作業時間內,攪拌成液態的超高性能混凝土迅速填充了橋墩修復區,完成了加固作業,“這種材料,在含有大量特種纖維的條件下,仍可實現自流平和泵送施工,并且力學性能堪比鑄鐵”,王俊顏說,48小時后的測試表明,修補材料的標準養護立方體抗壓強度超過90兆帕,所以業界又稱它為“流動的金屬”。4日上午10時,修補完畢。

                       王俊顏作為我院“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混凝土的研發,在加拿大英屬哥倫比亞大學訪學及新加坡國立大學工作期間,其研究突飛猛進。他介紹,超高性能混凝土以其優良的性能,廣泛用于海洋工程、公路橋梁、國防工程等國計民生領域。法國巴黎JEAN BOUIN體育場,用3600塊的超高性能混凝土預制三角鏤空板(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,同等強度其重量有原材料的1/4)使超大跨殼體同時實現了光線透射功能設計、藝術性設計和低自重設計的完美結合。此類工程還有卡塔爾新建國家博物館、羽田機場海上跑道?!叭毡緰|京的羽田機場擴建跑道采用了UHPC預制板技術,利用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;該材料的超高致密度可使其在海洋環境里的使用壽命達200年。

                      2014年10月,為羽田機場提供此項技術的日本鹿島建設公司來到新加坡國立大學,與研究超高性能混凝土的王俊顏等深入研討有關問題。接著,他就在2015年1月回到母校,開始組建超高性能水泥基結構材料(超輕、超強、超高韌性)研究課題組和具有國際先進水平的實驗室平臺,目前實驗室已正常運轉并將產出一批高質量的研究成果,同時研究成果還將持續產業化,實現從實驗室到工程的一站式應用模式。

                       王俊顏研發的超高性能混凝土產品已成功應用于上海數座橋梁的加固工程,其中的典型案例是我國大陸第一條高速公路——滬嘉高速公路。該公路1988年通車,至今已運營近30年。2015年檢測發現,滬嘉高速蘊藻浜橋、新槎浦橋預制橋面板碳化嚴重,混凝土強度降低,裂縫病害嚴重,梁內部積水,部分槽型梁存在底板裂縫及腹板豎向、斜向裂縫,亟需采取加固措施以保證橋梁運營安全?!靶迯图庸滩捎玫木褪峭蹩☆佈邪l的超高性能混凝土,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?!睒I內人士評價。

                      不僅如此,短短一年時間內,這種超高性能混凝土還用于上海S20外環高速公路北翟路橋、同濟路高架EN匝道鋼橋面加固維修等?!拔覀儾捎蒙虾A_洋新材料有限公司的‘泰耐克’超高性能混凝土修補天津某碼頭3號泊位受損梁,經過6個月的海工環境和一個冬天的凍融,發現修復層沒有開裂、銹蝕劣化等現象,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?!苯煌ú克\工程試驗檢測中心的《客戶意見反饋》中,記者讀到這樣的文字。



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