第七届全国防灾减灾工程学术会议

随着我国拱桥跨度发展超过400米，美兰法施工已成为主要施工方法，美兰法施工中混凝土填充钢管（CFST）骨架自重大导致的施工成本高、技术难度大等问题日益凸显。为突破这一瓶颈，本研究提出采用轻质超高性能混凝土（LUHPC）替代传统混凝土以优化CFST骨架性能。利用废弃陶砂制备LUHPC，通过UHPC设计中的紧密堆积理论和过浆理论确定其基础配合比。通过改变骨料等级、钢纤维体积分数和纤维形状，探究了LUHPC的材料性能及其微观结构演化和水化进程分析，同时进行了碳排放分析。结果表明，LUHPC表现出超高的强度（抗压强度高达147.7MPa，抗拉强度高达17.4MPa）、良好的流动性能、低表观密度（1.943~2.178 g/cm³，较UHPC减轻19.2%~30.6%）和低碳排放。800级陶砂水化反应效率更强，具有更高的综合性能。纤维掺量的增加或不规则的纤维形状增强了LUHPC力学性能，但会降低流动性，然而除掺入3%圆直型钢纤维的试验组外，均满足自密实性要求。最后，以低碳钢管LUHPC拱桥应用为基础，结合试验结果通过主观和客观权重相结合的方法进行多指标赋权，采用灰色关系分析法评估LUHPC的综合性能，并选择出最优配合比。为复杂工程场景下LUHPC配合比选择设计提供量化决策方法。