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建筑废料在公路工程中的再利用

author:华固建材   time:2024-03-08 08:54:03   click: 0 次
飞机投掷的普通炸弹常常无法打击建在地下的防御掩体,为此人们研制了“掩体破坏者”钻地弹。

而为了抵御威慑力更强的炸弹,人们又不遗余力地研究可以抵抗高爆炸负荷的混凝土掩体。
在这场“矛与盾”的较量中,超高性能混凝土可能暂时会获胜。

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2005年,以色列——一直对伊朗作为潜在目标有着浓厚的兴趣——向美国请求了新的、更强大的掩体破坏武器,并于2009年最终得到了供应。GBU-28是一枚5000磅的炸弹,其穿透力大约是以色列空军之前使用的2000磅的GBU-31v3的四倍。
GBU-72的开发和以色列对它的迫切需求可能是一个信号,表明在混凝土和炸弹之间的悄无声息的军备竞赛中,混凝土正在赢得胜利。正因为有了更好的混凝土才迫使掩体破坏弹不断提高自己的水平。

编辑搜图美国空军F-15E攻击鹰飞机释放GBU-28掩体破坏者5000磅激光制导炸弹

UHPC的性能特点
超高性能商品混凝土(简称UHPC)是以其“三高”而著称,即强度高、耐久性高、工作性高,被称为21世纪商品混凝土。

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①「强度高」
以混凝土最主要的抗压性能来看,普通混凝土的抗压强度差不多在20Mpa-40Mpa,而UHPC的最低抗压强度要求也要达到150Mpa,最高抗压强度可以达到810Mpa。
②「耐久性高」
传统混凝土不可避免得自身具有很多的缝隙。在高温或低温、阴雨连绵或是艳阳高照的情况下缝隙便会进一步放大,从而降低使用寿命。
UHPC具有极低的孔隙率和渗透性,能有效抵抗氯盐、碳化、冻融、硫酸盐等环境侵蚀,可延长使用寿命。
③「工作性高」
与传统混凝土“粗、笨、厚、重”等特点不同,UHPC依仗着自己强悍的物理特性,可以将结构极度得轻量化,并以大量纤维克服普通混凝土材料的脆性,利用假韧性来防止混凝土突然断裂。

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不仅如此,UHPC还有优异的耐火性能,它能承受高达1000℃以上的温度而不发生明显损伤,保持较高的残余强度和稳定性。
UHPC在美国军事中的应用
由于UHPC是一种具有高抗压强度、高抗拉强度、高耐久性和优异耐火性能的先进混凝土材料,它在军事项目上具有广泛的应用潜力。
因为涉密原因,鲜有资料公开基于UHPC研发的军事防护结构与性能。接下来,本文仅以UHPC在美国军事中的应用为例,带大家窥探一斑UHPC在军事防护结构中的广泛前景。

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①UHPC在混凝土掩体中的应用
UHPC在美国军事设施上的应用始于20世纪90年代末,由美国陆军工程兵团(USACE)开发并命名为Cor-Tuf。USACE对UHPC进行了广泛的实验和数值模拟,验证了其在军事项目上的可行性和优越性。
USACE在1997年开始了一个名为“超高性能混凝土掩体”的项目,旨在开发一种能够承受高爆炸荷载而不破坏的混凝土掩体。该项目采用了预制和现浇两种施工方法,制作了不同形式和尺寸的UHPC掩体,并进行了多次模拟爆炸试验。
试验结果表明,UHPC掩体具有显著的抗爆性能,能够有效吸收冲击波和碎片,并保持结构完整性。USACE将这种UHPC掩体应用于地下指挥所、弹药库、发射井等军事设施,提高了这些设施的安全性和可靠性。

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②UHPC在桥梁结构中的应用
轻质、耐久、易于维护的桥梁结构:USACE在2000年开始了一个名为“超高性能混凝土桥梁”的项目,旨在开发一种能够实现轻薄截面、长跨度、高耐久性和低维护成本的桥梁结构。
该项目采用了预应力混凝土梁、预制混凝土桥面板和现浇连接等技术,制作了不同形式和尺寸的UHPC桥梁,并进行了多次静态和动态试验。试验结果表明,UHPC桥梁具有显著的力学性能和耐久性,能够抵抗环境侵蚀和疲劳损伤,并降低桥梁的自重和支座数量。
USACE将这种UHPC桥梁应用于军事交通、战略转移、紧急救援等方面,提高了桥梁的承载能力和抗震性能。

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③UHPC在新型防护材料中的应用
USACE在2005年开始了一个名为“超高性能混凝土防护材料”的项目,旨在开发一种能够实现高强度、高韧性、高密度的防护材料,用于制作防弹衣、防爆盾牌、装甲车辆等军事装备。
该项目采用了特殊的水泥、粉煤灰、矿渣等原料,以及优化的颗粒级配、掺和剂等组成部分,制作了不同形式和尺寸的UHPC防护材料,并进行了多次冲击和穿透试验。
试验结果表明,UHPC防护材料具有显著的防护性能,能够有效吸收冲击波和碎片,并保持结构完整性。
USACE将这种UHPC防护材料应用于军事人员和设备的防护,提高了军事人员和设备的安全性和可靠性。

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④UHPC在提升掩体破坏弹威力方面的应用
2012年,美国空军启动了一个项目,评估由UHPC制成的掩体所带来的挑战。空军最终开发出了自己的UHPC版本,恰当地称为埃格林高强度混凝土,用于测试过程。
虽然美国空军的研究结果是保密的,但一个开源的中国研究比较了普通高强度混凝土和纤维增强UHPC。弹丸轻易地穿透了钢筋混凝土目标,但UHPC目标只有轻微的裂缝,并且弹丸“要么嵌入要么从”目标上反弹。

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大型空爆弹(MOAB)

空军已经担心即使是它的5000磅炸弹也不够用,于是在2011年,它收到了大规模杀伤性武器穿透弹(MOP),一种巨大的30000磅炸弹。

在混凝土研究之后,空军对MOP进行了升级。然后它又升级了一次。到2018年,它已经进行了第四次升级。

⑤UHPC在地面设施中的应用

基于UHPC出色的耐磨性和承载能力,它还可以用于建造军事航道、飞机跑道、坦克道路等地面交通设施,使其能够经受重型车辆和装备的长期使用和冲击。

而且UHPC在建造抗化学攻击、抗核辐射和抗生物攻击的阻隔和防护结构中同样具有潜力。它可以提供高度的密封性和耐久性,保护人员和设备免受威胁。
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虽然UHPC在美国军事项目中的应用已经取得了一定的成果和效果,但仍面临一些问题和挑战,如,原材料成本较高、施工技术难度大、设计规范和标准缺乏以及环境影响和可持续性问题等等,都需要群策群力进一步研究和解决。

只有开发出更经济的UHPC配方,降低原材料成本,才能有效提高UHPC在军事项目上的经济性。让UHPC在军事项目上最大限度提升国防实力、保障国家安全。



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