桥面板铺装层使用超高性能混凝土UHPC,是为了降低铺装层的厚度,让桥梁的自重更低。然而桥面的板的厚度与其承载力是二次方的关系,也就是说降低厚度,对承载力的影响是巨大的。为了弥补这个巨大损失的承载力,桥面铺装的UHPC就需要拥有很高的抗压和抗拉强度,通常要达到C150以上。一般来说,合成纤维只能做到C120,再往高就要使用钢纤维了。桥面板铺装并不涉及美观的问题,后期还要在上面铺沥青,所以桥面铺装主流还是使用钢纤维。在金海特大桥中,桥面铺装以钢纤维为主,辅助使用时科合成纤维,有效降低材料成本。超高性能混凝土UHPC的配方设计准则:堆积密度理论。杭州UHPC超高性能混凝土纤维材料
用于增强超高性能混凝土的纤维种类很多:金属纤维(钢纤维、镀铜钢纤维、不锈钢纤维)、合成纤维(时科聚烯烃纤维、聚甲醛纤维、日本可乐丽的聚乙烯醇纤维)、无机纤维(玻璃纤维)。金属纤维可以有效提高超高性能混凝土UHPC的抗压、抗折和抗拉强度,但是对UHPC的韧性、疲劳性能提高不大,且价格较高,还有生锈和氯离子腐蚀的问题。合成纤维正好弥补了金属纤维的劣势,可以有效提高UHPC的韧性、抗疲劳性、抗裂性等,也没有生锈和腐蚀的问题,但是所有合成纤维对UHPC的抗压、抗折和抗拉强度的贡献都不明显。无机纤维,一般会影响UHPC的流动性,且耐碱性能较低,因此,主要用在玻璃纤维混凝土(GRC)行业中。 三种常见的合成纤维:时科的聚烯烃纤维(密度0.9),聚甲醛纤维(密度1.4),聚乙烯醇纤维(密度1.3)。也就说,如果是同样体积掺量下,如2%体积分数,时科纤维是每立方18kg,聚甲醛纤维是每立方28kg,聚乙烯醇纤维是每立方26kg。杭州UHPC超高性能混凝土纤维材料时科超高分子量聚乙烯纤维比聚乙烯醇纤维具有更好增韧效果。
殷石,正高级工程师,国家高层次人才项目入选者,博士毕业于澳大利亚詹姆斯库克大学,致力于增强混凝土和砂浆用聚烯烃纤维的研发和生产。曾获得澳大利亚国家创新大赛一等奖,在世界极大的科技出版社之一德国斯普林格(Springer)出版著作一本,发表SCI国际学术论文十余篇,获得七项中国发明专利和一项美国发明专利的授权。 2016年,在宁波高新区成立了宁波时科新材料科技有限公司,致力于打造纺织材料和混凝土的交叉领域,让纤维成为混凝土必不可少的第七组分。时科开发的产品包括:桥梁、大坝等大体积混凝土抗裂纤维,隧道、地铁管片等增韧纤维,混凝土地坪用适用纤维、建筑装饰用超高性能混凝土适用纤维、房屋加固高延性混凝土适用纤维、灌浆料适用纤维等。纤维有效提高混凝土的抗裂性能、韧性、抗冲击性和耐久性,并可以取代非结构钢筋。 时科参与了四项国家标准和多项行业标准的制定,被评为国家高新技术企业,获得中国留学人员回国创业启动支持计划(重点类),获得中国公路学会科学技术奖(一等奖)和中国公路建设行业协会科学技术进步奖(三等奖)。
大体积混凝土的收缩开裂是因为温度差所导致的。有时候大体积混凝土内部温度可以高达80度,而外部温度是室温20度,内外相差60度,就会对应一个固定的变形值。如果温差相差50度,也会对应一个更小一点的固定的变形值。因此,常规的做法就是减小温差,如加冰块、通冷水管、减少水泥的使用量等等。 使用纤维也是一种非常有效的抗裂手段,因为纤维可以把没有强度的湿混凝土连接在一起,虽然温差并未减小,变形也并未减小,但是纤维可以让整个构件共同来承受这个固定的变形,而不是由局部的裂纹来承受这个固定的变形。 也就是说没有纤维的混凝土,变形会集中在几条裂纹上,而有了纤维以后,通过时科纤维的拉结,变形会均匀分布在整个结构上,即使产生开裂,也是肉眼不可见的开裂,后期这种裂纹会自己慢慢恢复。时科纤维获得2023年度中国公路建设行业协会科学技术进步奖 (三等奖)。
根据《中国公路建设行业协会科学技术奖管理办法》及国家科学技术奖励工作办公室的相关规定,协会组织完成了2023年度“中国公路建设行业协会科学技术进步奖”评选工作,经申报、评审、公示及异议处理后,共确定如下。 项目名称:高稳健自密实大体积混凝土关键技术及应用 主要完成单位:保利长大工程有限公司;安徽建筑大学;宁波时科新材料科技有限公司 主要完成人:张高展;荣国城;何涛;丁庆军;王中文;殷石;赵奇才;李进辉;蔡俊华;李洋 授奖等级:三等奖时科纤维创始人混凝土纤维项目曾获澳大利亚国家创新大赛一等奖。中国澳门可取代聚甲醛纤维超高性能混凝土纤维成交价
时科纤维为工程的减筋做了很大的努力。杭州UHPC超高性能混凝土纤维材料
时科超高分子量聚乙烯纤维拉伸强度2000MPa,弹性模量105GPa。 时科生产制备的超高分子量聚乙烯纤维,拉伸强度为2000MPa,弹性模量为105GPa,断裂伸长率为3%,直径25微米,长度为6、9、12mm,密度0.920~0.964 g/cm3,热变形温度为85℃,熔点130~136℃,分子量大于150万,分子链为无支链的线性聚乙烯,分子式:—(—CH2-CH2—)—n—。 英文ultra-high molecular weight polyethylene,简称UHMWPE。采用超高分子量聚乙烯纤维的制备技术,时科还开发了高性能聚烯烃纤维,即将高韧性聚丙烯和超高分子量聚乙烯熔融共混后制备而成。杭州UHPC超高性能混凝土纤维材料