超高冲击韧性纤维混凝土，是一种新型的高强高性能混凝土，由于具有超高的抗拉强度和超高的韧性，可以抵抗荷载作用下产生的巨大能量而不会发生开裂，因此在桥梁伸缩缝中应用这种新型高强高性能混凝土，具有极大的现实意义和经济价值。在桥梁伸缩缝中应用这种超高冲击韧性纤维混凝土，可以有效地延长桥梁伸缩缝的使用寿命，延长桥梁使用寿命，减少维修次数和费用，同时还可提高行车舒适性和安全性。但由于这种超高冲击韧性纤维混凝土是一种新材料、新技术、新工艺，因此其技术性能需要通过试验来验证，以达到工程应用要求。

1 UHPC混凝土材料研究

目前桥梁伸缩缝锚固区混凝土多采用普通钢纤维混凝土，在使用过程中发现普通钢纤维混凝土材料有以下缺点：1）钢纤维砼具有良好的增韧、抗拉强度等性能，但其在搅拌过程中易结块，导致其工作性较差，难以泵送、施工困难、易腐蚀等问题；2）钢纤维混凝土自重大，在生产中所用的钢也多，这就增加了钢的消耗量，提高了费用；3）在服役期间，钢纤维的失效模式以拔起为主，而非断裂，表明其对混凝土的粘结能力不足，从而影响其对混凝土的拉伸强度提升，其增韧强化原则为：利用钢材的高模量及单根筋的高拉伸强度，抑制裂纹的发展；然而，由于其用量较少，其对微裂纹的约束作用较小，其抗渗和冻融性能的改善作用也不显著；4）由于钢纤维的致密程度较高，在振捣和浇筑过程中容易下沉，无法达到均匀的浇筑效果^[1]。超高性能混凝土（UHPC）是一种以硅灰、水泥、细集料和钢纤维或超细钢渣微粉为主要原料，无粗骨料，粒径<1 mm，具有超高强度、超高韧性及超高耐久性，如图1、图2：

           图1 UHPC材料组成                      图2 UHPC微观构成

在UHPC中掺入微细钢纤维，可显著抑制其内部裂纹的生长，提高其强韧塑性；UHPC组织致密，抗渗透、抗碳化、抗侵蚀、抗冻融等性能优异，显示出极高的耐久性。研究结果表明， UHPC的抗压强度超过200MPa，而其耐久性可以达到200年。超高性能混凝土（UHPC）具有4倍于常规混凝土（4倍）、弯曲韧度（10倍）、徐变系数（约15%）的抗弯性能（氯离子扩散系数、电阻率、冻融剥离、吸水特性和磨耗系数）均远高于普通混凝土。UHPC具有显著的抗压和抗拉强度，且在较低的纤维含量下，可实现“应变硬化”，也就是单向拉伸后，会产生多个微观裂纹，并开始产生纤维拉伸效应。拉伸应力随之升高，并进入与钢“屈服”相似的非弹性加工强化期。当拉应力到达最大值（抗拉强度）时，局部有裂纹产生，随后拉应力逐渐减小，最终进入软化期。“应变硬化”是韧化材料的一个重要特性，它反映了短纤维对强韧化作用的“质”上的改变。目前仅有高韧性水泥基复合材料（ECC）及 UHPC能够达到“应变硬化”，而普通及高强纤维混凝土出现裂纹后即发生软化，导致纤维强度不能得到有效的发挥，同时，UHPC也有很强的自我修复能力。UHPC的另外一项特性是具有极高的耐久性。通过理论分析与实验研究，基本可以明确： UHPC在服役过程中不存在冻融循环，不存在碱-骨料反应，不会产生滞后的钙矾石（DEF失效），与传统的高强高性能混凝土（Hf/HPC）相比， UHPC具有良好的抗碳化、抗氯、抗酸腐蚀、耐磨损等耐久性性能，有数量级或倍数的提高。

2工程概况

某桥梁工程为某高速公路重点工程，桥梁全长587.8m，桥面宽度为12m，桥面净宽度11m，桥梁上部结构采用(3×40) m+ (3×40)m+ (2×30)+(3×40)m+ (4×40)m 装配式PC箱形连续梁、装配式PCT形连续梁，采用集中预制，现场吊装施工先简支后连续，桥梁角度90度。全桥两侧桥台各设D80伸缩缝一道，3号墩、6号墩、8号墩、11号墩各设D160伸缩缝一道。本次桥梁工程选择上保村3号桥15#台的伸缩缝，伸缩缝设置为模数式MA80型，伸缩缝长度11.0m，预留槽宽1.1m，桥面横坡为0.487%，纵坡为3.030%。

3超高冲击韧性纤维砼在桥梁伸缩缝中的应用

3.1伸缩缝切割

首先，切缝前，在开槽线以外3米左右的路面需要塑料布覆盖保护，避免切割时产生的石粉污染路面。然后，现场再次核对预留槽位置及尺寸，避免开槽过程中损伤桥梁板钢筋，并且测量伸缩缝两侧沥青面层的平整度，确保平整度符合要求。其次，采用自带动力且切割深度大于10cm的切割机切开槽，切缝深度应保证切透沥青面层，切缝必须保证顺直，尺寸准确，不起毛边和缺角,以保证伸缩缝靠沥青混凝土侧的完整性，以免开槽时缝外沥青砼松动。最后，切割完成后及时清理灰尘。

3.2伸缩缝开槽及清理

先用风镐凿除两切缝间的沥青路面部分，应将槽内的沥青砼、松动的水泥砼凿除干净，应凿毛至坚硬层，并用强力吹风机或高压水枪清除浮尘和杂物，以保证新老混凝土结合紧密。人工配合空压机清除切割范围内的沥青混凝土，并凿除松散混凝土，操作时要保持沥青混凝土断面边角整齐。开槽后应对槽口表面进行凿毛（包括槽底和两壁)，检查构造缝的宽度是否符合设计要求。在开清槽过程中必须做好防范措施，防止废碴、垃圾掉入构造缝中，开槽后应禁止车辆通行，严禁施工人员踩踏槽两侧边缘，以免槽两侧沥青砼受损。

3.3伸缩缝预埋钢筋恢复

伸缩缝安装前，应理顺、理直预留槽内的预埋钢筋，详细检查预埋钢筋的间距与尺寸规格是否符合设计要求，不符合要求时的应及时纠正。若发现裂缝或折断，位置不当或间隙过大，必须采取校正并按焊缝要求补焊、膨胀螺栓对接或植筋等补救措施，以满足设计图纸中预埋钢筋布置要求，确保伸缩缝锚固筋与对应的预埋钢筋焊接牢固。对预埋钢筋应进行除锈处理，对弯折的钢筋校正时应采用加热复位，严禁反复冷扳、冷弯，植筋时植筋深度应不小于15cm。恢复预埋锚钢筋后应对预留槽再次清理。

3.4伸缩缝安装

1）吊装定位：安装时，用拉线定位法检查伸缩缝的中心线与梁端构造缝的中心线是否重合，当不重合时应对伸缩缝位置进行调整。调整完成后，用相应长度钢筋进行横向固定支撑，横向固定钢筋一端抵靠预留槽侧面，一端焊接在锚固板上固定。伸缩缝吊装就位后再次检查伸缩缝顺直度，然后用3m直尺检查伸缩缝的横向平整度，当平整度合格时，将伸缩缝的锚环与预埋钢筋焊接，每隔1.5m至2m一个焊点临时加固牢固，保证调平后的伸缩装置不再发生移动即可（注意：在临时性固定时，先单侧焊接加固伸缩装置，再次复核水平并微调平另一侧后方可加固）；2）焊接：伸缩缝锚固钢筋与预埋钢筋焊接应从一端往另一端连续焊接，左右两侧同时施焊最好一次全部焊接完成。在焊接的同时，随时用3米直尺检测伸缩缝的横向平整度，平整度应控制在1～1.5mm范围，以避免出现跳车现象。当存在气温变化较大的情况时，可先将一侧焊牢，待达到预定的安装气温时，再将另一侧全部焊牢。合理配置焊接人员数量，焊接时间尽量缩短，在全部焊接工序完成后及时拆除固定门架和缝宽夹具，使其自由伸缩，放松后在进行一次全面质量检验，如有不符合要求则重新进行调整，直到满足设计及规范要求。

3.5模板安装

伸缩缝膜模板宜采用木工板或者竹胶板。模板先安装定位，顶部用铁钩固定挂在型钢肋板上，防止模板脱落，然后按照模板间距准备足够数量的木质支撑块，从在构造缝模板内侧抵住模板，支撑块应牢固，且布置紧密，防止浇筑时砼挤压跑模。预留槽底部与模板结合部位以及侧模边缘部位存在空隙的地方采用泡沫胶填充封堵。伸缩缝型钢间的结构缝顶面用宽胶带封闭，防止砼从上部缝口进入型钢内侧沟槽，造成密封橡胶带无法安装以及伸缩缝伸缩受限。

3.6混凝土浇筑

1）搅拌：结合桥梁伸缩缝安装地点多且分散的特点，搅拌宜移动式UHPC拌合装置对混凝土进行现场搅拌（如图3），按照配合比设计进行称量投料，搅拌时间不少于5min，同时观察拌合料的状态，确保拌合料工作性能满足要求；2）浇筑：浇筑前对预留槽和伸缩装置进行湿润，浇筑时应从低处往高处连续浇筑，两侧同时进行，施工中注意控制好混凝土工作性能，确保混凝土工作性能满足浇筑要求；3）振捣：在振捣过程中，注意控制好振捣时间和振捣方向，在振捣过程中，应由低处向高处进行。在振捣时应轻提轻放，防止模板或钢筋变形或损坏。另外，振捣时要注意避免出现漏振现象。振动棒移动的间距应小于50 cm，如图4；4）收面：浇筑完成后及时进行收面，收面使用粗抹子进行初步收平后采用铁抹子进行精平收面，收面时不可大力按压、大力赶料，完成后采用3米直尺进行检测平整度，多缺少补。

图3移动式UHPC拌合装置                    图4 伸缩缝混凝土浇筑

3.7混凝土的养护

平整度检测完成后及时使用薄膜进行覆盖养护，养护方式为在伸缩缝的钢条上支垫适当高度，以确保薄膜不与UHPC混凝土发生粘连，同时与桥面需形成密闭空间，并尽量小（如图5），假凝（表明不粘连薄膜）后（抹面后约30分钟-60分钟，与适度温度有关），可撤去支垫，再覆膜密贴养生，浇筑完成后4h开始浇水（视情况而定，若表面湿润可延后浇水）养护。浇筑完后前3天每4-8h检查表面湿润情况（视当时所处大气温度、湿度等环境因素而定，伸缩缝所处环境温度高于20℃，4小时检查一次，若温度在20℃以下，可在6-8小时检查一次），如表面干燥或出现微裂纹，应及时浇水，浇水量和间隔时间以保证表面湿润，且不容许有明水。环境温度20℃以上，养护6~7天，第4天以后，每12h~24h检查一次，先密后疏，环境温度10℃~20℃，养护14天，第4天~7天，12h~24h检查一次，第7天以后24h~48h检查一次，先密后疏。

图5  伸缩缝混凝土养护

4结语：

综上所述，超高冲击韧性纤维混凝土（MUHPC）具有良好的力学性能，不仅能提高桥梁伸缩缝的使用寿命，还能起到改善桥梁结构性能的作用，对提升我国交通基础设施的整体水平有着重要的意义。在实际应用中，要注意超高冲击韧性纤维混凝土的配合比设计、搅拌、运输、浇筑、养护等方面，确保其质量符合设计要求。在施工过程中，要加强施工人员对超高冲击韧性纤维混凝土的认识和了解，同时加强管理力度，避免出现质量问题，确保桥梁伸缩缝安全、稳定运行。

参考文献：

[1]夏伟,许金余,聂良学等.冲击荷载下纳米碳纤维混凝土的动态受压力学特性[J].材料导报,2021,35(22):22063-22071.

[2]杨军明,曹鑫.纤维混凝土研究进展探讨[J].建材发展导向,2021,19(20):61-62.

[3]侯晋杰,贾迎泽,赵强.钢纤维-玄武岩纤维混杂对再生混凝土抗冻性能的影响[J].新型建筑材料,2021,48(06):55-58.

[4]闫荥伟.超高性能混凝土（UHPC）制备与应用研究[J].建筑技术开发,2020,47(07):145-146.