用UHPC对现有服役结构进行罩面处理，不仅防水，还能补强，特别适合于桥面铺装，历史建筑及城乡住房的修补、加固与修复……

　　UHPC-RC复合结构化是UHPC应用的一个重要出路，也是对现有RC结构的一个最好馈赠，特别是对于沿海、石油、化工、盐碱地、除冰盐等严酷环境中及受疲劳或冲击的结构来说更是合适（无论是旧结构还是新结构）……

　　01 结构相关

　　用UHPC来修补、加固RC结构，特别是用于桥面铺装，瑞士的Eugen Brühwiler教授及其合作者做了很多开创性工作，自本世纪初至今，已在几十座桥梁上得到了应用。[1-5]

　　他们团队也是瑞士UHPC标准的制订者，该标准包含了如何用UHPC来加固RC结构的相关章节。[6]

　　图1 给出了UHPC罩面与RC的基本组合结构形式。其中R-UHPFRC指配筋UHPC。

　　图1 UHPC-RC组合方式：（a）UHPC仅有保护功能；（b）R-UHPC有结构补强及保护功能；（c）R-UHPC用于修复钢筋发生腐蚀的在役结构。[1]

　　文献[1,6]给出了详细的UHPC-RC抗拉、抗压、抗疲劳的结构分析和计算方法。

　　美国2016年首次将UHPC用于旧桥面的维修[7]，并对其修复效果，包括UHPC-RC界面粘结、脱粘情况进行了详细检查和分析（见图2）。

　　图2 现有RC桥面板及UHPC铺装层及潜在分层位置[7]

　　02 材料相关

　　对于有坡度的现浇UHPC，不用低粘度的自流平混凝土，而用有触变性的UHPC，可通过调整配比（包括调粘剂）来实现。

　　触变性听上去有些神秘，其实我们天天接触它，象果冻、酸奶、冷藏过的粥等都是有触变性的。简单地讲就是，当无外力作用时，有些物体能维持一定的几何形状，但若施加剪切力（如振动）时，它们就无法保持原来的形状或直接变为流态，这个性质就是触变性（见图3）。

　　图3 左图为液态UHPC；右图为有触变性的UHPC，振动时可流动[7]

　　保持合适的触变性对UHPC抹面、整平、塑型、喷射等都有好处。

　　03 工艺相关

　　通常首先对现有RC结构进行检测鉴定，对于适合修补与加固的，可参考文献[1,6]中的结构分析和计算方法进行结构设计，然后进行如下操作：对现有RC结构进行表面处理（铲除、打磨或切槽、清洁）、铺设钢筋网（或不铺设）、浇筑UHPC、养护至规定龄期后进行最终表面处理（打磨或切槽、或再罩面）。

　　铺设的UHPC厚度通常为20mm~200mm不等。普通的罩面或铺装层厚度多为25mm~50mm；需要考虑刚度、抗疲劳、耐磨性能时可适当增加UHPC厚度。

　　现有报道中很少看到在RC表面植筋的情况，实际使用时，可适当植筋，与所铺设的钢筋网进行固结。

　　04 已有应用

　　桥面铺装层：按图1所示，去除部分（或全部）现有RC铺装层或直接表面粗糙化后直接铺装UHPC；[1]

　　防撞栏罩面：按图4所示，对防护栏进行表面防护，可抑制除冰盐的侵蚀；[4]

　　图4 防撞墙罩面尺寸及修复后的照片[4]

　　梁的加固：包括RC梁和钢梁。[1,2,8,9]

　　柱的加固：墩柱的表面防护与结构加固，特别适合于有氯离子环境的RC下部结构。[10]

　　图5 墩柱的加固[10]

　　除桥梁结构外，类似应用完全适用于电力、化工、石油等有需要防护和加固的RC结构。

　　05 经济性对比

　　只引一下文献[7]所引数据来看看UHPC桥面铺装与其它方案的成本对比。

　　表1 不同桥面铺装方案的大概成本范围

　　可以看出，采用品牌专供UHPC（预混料）的成本相对较高，但这是在未考虑全寿命成本时的估算。如果考虑免维护使用年限（几倍至几十倍），UHPC的使用总成本将显著降低。不过，这有待未来实践检验。

　　参考文献

　　[1] Eugen Brühwiler. UHPFRC technology to enhance the performance of existing concretebridges. Structure and Infrastructure Engineering. 16:1(2020)94-105.

　　[2] Henar Martín-Sanz, Konstantinos Tatsis, Domagoj Damjanovic, Irina Stipanovic, AljosaSajna, Ivan Duvnjak, Uros Bohinc, Eugen Brühwiler and Eleni Chatzi. Getting More Out of Existing Structures: Steel Bridge Strengthening via UHPFRC. Frontiersin Built Environment. 5:26(2019)1-20.

　　[3] Eugen Brühwiler. "Structural UHPFRC": Welcome to the post-concrete era! First International Interactive Symposium on UHPC. 2016. DOI: 10.21838/uhpc.2016.key.

　　[4]Eugen Brühwiler and Emmanuel Denarié. “Rehabilitation and Strengthening of Concrete Structures Using Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete.” Structural Engineering International. 23:4(2013)450–457.

　　[5] E. Denarié and E. Briihwiler. Structural Rehabilitations with Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concretes (UHPFRC). Restoration of Buildings and Monuments. 12:5/6(2006)453-468.

　　[6] SIA-2052. UHPFRC: Materials, Design and Application. 2016.

　　[7] Zachary B. Haber, Jose F. Munoz, and Benjamin A. Graybeal. Field Testing of an Ultra-High Performance Concrete Overlay. FHWA-HRT-17-096. 2017.

　　[8] Mostafa Tazarv, Lucas Bohn and Nadim Wehbe. Rehabilitation of Longitudinal Joints in Double-Tee Girder Bridges. Journal of Bridge Engineering. 24:6(2019)04019044. DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001412.

　　[9] Kevin M. Zmetra, Kevin F. McMullen, Arash E. Zaghi and Kay Wille. Experimental Study of UHPC Repair for Corrosion-Damaged Steel Girder Ends. Journal of BridgeEngineering. 22:8(2017).DOI:10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001067.

　　[10] Gaston Doiron. Pier repair/retrofit using UHPC examples of completed projects in north America. First International Interactive Symposium on UHPC. 2016. DOI: 10.21838/uhpc.2016.99.