摘要：随着粗骨料 UHPC 的推广和装配式桥梁的发展，大体积预制粗骨料 UHPC 构件成为目前的研究热点。为了提高预制 UHPC 构件的振捣质量，设计了 14 块采用不同施工工艺的预制粗骨料 UHPC 加筋板，并通过四点弯曲试验方法得到了试件的裂缝发展模式。通过对比各试件特征缝宽对应的名义应力，认为钢筋爪会造成试件表面初始缺陷，其开裂应力略小于采用铁丝吊装的试件。平板振捣器作用范围有限，无法有效提高内部 UHPC 的振捣质量，试件名义应力较低。频率 200Hz 直径 42mm 高频振捣棒的振捣作用范围约为半径 15cm 的圆柱体，相邻振捣棒间距不应超过 200mm，留振时间不宜超过 15s。

关键词：粗骨料 UHPC；施工工艺；振捣工艺；弯曲性能；名义应力

Experimental Study on Vibration Methods of Prefabricated Coarse Aggregate UHPC Pavement

WANG Kang-kang, ZHAO Can-hui, DENG Kai-lai

(Southwest Jiaotong University, Sichuan Chengdu, 610031)

Abstract：With the development of coarse aggregate ultra-high performance concrete (CA-UHPC) and assembled bridges, scholars focus on the large scale prefabricated CA-UHPC components in bridge engineering. In order to improve the quality of prefabricated CA-UHPC components, fourteen prefabricated CA-UHPC panel specimens with different vibration methods were tested. The crack development of the specimen were obtained through four-point bending test. According to the nominal stresses of all the specimens, the steel claw led to the initial imperfection on the CA-UHPC surface, resulting in a relative small initial crack stress compared with the specimens with hanging steel wire. The effect range of plate vibrator was limited, which can’t effectively enhance the quality of the inner UHPC material, leading to the small nominal stress. The effecting radius of the vibrating rod with the diameter of 42mm and frequency of 200Hz is about 15cm radius. The spacing between the adjacent vibrating rods should be smaller than 200mm, and more than 15s is recommended for the vibrating time

Key words: coarse aggregate ultra-high performance concrete; prefabricated UHPC pavement; vibrating methods; bending property; nominal stress
1引言

超 高 性 能 混 凝 土 （ Ultra-High Performance Concrete, UHPC）具有优异的抗

压强度、抗裂能力及应变硬化能力，近年来在桥梁工程中的应用日益广泛 [1-3] 。在 UHPC 中引入粗骨料，并用河砂替换 UHPC 中的石英砂，形成了粗骨料超高性能混凝土（粗骨料 UHPC）。与 UHPC 相比，粗骨料 UHPC 降低了材料成本，提高了弹性模量，减少了收缩应变，具有广阔的应用前景[4-6]，施工中的南京长江五桥即采用了粗骨料 UHPC 预制桥面板-钢组合梁，是世界第一座采用粗骨料 UHPC-钢组合的特大跨斜拉桥
[7]。

UHPC 流动性较好，几乎达到自流平状态[8]，目前主要用于薄层 UHPC-钢组合桥面板 [9]，且厚度仅 40~60mm，仅使用平板振动器即可将其振捣密实，发挥其优异的力学性能[10]。在粗骨料 UHPC 中，由于粗骨料和钢纤维在拌合和浇筑过程中易形成相对稳定的结构，使拌合物的屈服强度和粘滞强度明显提高，降低了拌合物的流动性，且由于成本的降低，应用范围更广，厚度更厚，南京五桥的粗骨料 UHPC 桥面板厚度即达17cm，使其对振捣工艺的要求较薄层 UHPC 更高，不恰当的振捣工艺可能导致气孔难以排除，密实程度降低，增加了粗骨料 UHPC 的初始缺陷，损害其材料性能[11]。研究与粗骨料 UHPC 流动性相匹配的振捣工艺，对于减少预制桥面板的初始缺陷、充分发挥材料性能至关重要。

另一方面，粗骨料 UHPC 的组分较普通混凝土更为复杂，人工振捣的随机性易导致施工质量不稳定，研制自动化振捣机（图 1）、减少人为的影响，是提高振捣效率、改善粗骨料 UHPC 预制桥面板施工质量的重要途径，同时也是工厂化预制的要求[12]。振动器的选择、留振时间等振捣工艺参数是自动化振捣机研制的基础。











图 1 自动化振捣机

Fig. 1 Automatic vibrating machine

本文设计了 14 个粗骨料 UHPC 板式试件，重点考察振捣工艺对预制粗骨料 UHPC 板式试件抗裂性能的影响，包括振动器的类型、振动频率、间距、留振时间、钢筋支撑方法等不同因素。结合试件的表观特征和 4 点弯曲试验结果，文中讨论了振捣工艺对于预制粗骨料 UHPC 板抗裂性和裂缝约束性能的影响，进而提出了合理的预制 UHPC 构件振捣工艺。

2试验设计

2.1 预制粗骨料 UHPC 板式试件

本次的试件共有 14 块，试件构造如图 2 所示。尺寸均是 1500×350×160mm，纵筋为 4 根直径 18mm 的 HRB400 钢筋，保护层厚20mm，分布钢筋为直径 16mm 的 HRB400 钢筋，纵筋中心间距为 10cm。其中 9 个试件采用 20mm 厚的钢筋爪垫块支撑钢筋，确定保护层厚度，编号为 SC-01，SC-02，SC-03，SC-04，SC-05，SC-06，SC-07，SC-08，SC-09；另外 6 个试件使用铁丝吊挂钢筋，编号为IW-01、IW-02、IW-03、IW-04、IW-05、IW-06，

目的是考察钢筋爪垫块的影响。
作者：王康康，赵灿晖，邓开来