超高性能混凝土的優(yōu)勢及巨大發(fā)展?jié)摿?/h1>
作者：上海華謹(jǐn)建材 發(fā)布日期：2022-02-18 15:40:38
超高性能混凝土（UHPC）已迅速成為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)物的主要材料。在90年代初期，當(dāng)它首次進(jìn)入行業(yè)，也被稱作“活性粉末混凝土ReactivePowderConcrete，RPC”，是一種繼高強(qiáng)、高性能混凝土之后，出現(xiàn)的力學(xué)性能、耐久性能都非常優(yōu)越的新型建筑材料,近十年來被橋梁行業(yè)廣泛應(yīng)用。
在美國、法國、日本、馬來西亞，UHPC已用于建造公路橋梁；在加拿大和委內(nèi)瑞拉等國已用于人行橋。在美國各州中，UHPC已被用于在弗吉尼亞州和愛荷華州的橋梁梁體建造；在紐約和特拉華州用于橋面鋪裝；在其他20多個(gè)州用于現(xiàn)場澆筑的預(yù)制橋梁構(gòu)件。美國聯(lián)邦和各州交通運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、國家工業(yè)組織、私企開發(fā)商和生產(chǎn)商都在積極地進(jìn)行UHPC的性能研究，為此開展了大量基于實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)和實(shí)際工程。
什么是UHPC
與普通混凝土相比，超高性能混凝土在原材料、配合比和施工性等方面的要求有較大的不同。例如，UHPC配制所用水泥強(qiáng)度等級高，水泥用量大，水膠比低，一般使用硅灰等超細(xì)輔料，不使用粗骨料而使用石英砂等高強(qiáng)細(xì)骨料，同時(shí)摻加纖維(鋼纖維或復(fù)合有機(jī)纖維)來降低混凝土的脆性。此外還根據(jù)不同需要加入多種外加劑，如膠凝材料（SCM）。
UHPC混合料的膠結(jié)材料總含量通常可以超過1,500lbs/cud/cudd，這是大多數(shù)常規(guī)混凝土混合料的膠結(jié)材料含量的兩倍以上。然而，由于使用了專用的高范圍減水劑，水與粘合劑的比例（w/b）通常為0.20或更低。致密的顆粒堆積與超低的w/b相結(jié)合，在混凝土中產(chǎn)生了高度精煉的微觀結(jié)構(gòu)，從而提供了出色的強(qiáng)度和耐久性。因此，即使在苛刻的外部環(huán)境中，例如海洋和凍融環(huán)境下，UHPC元件的預(yù)期壽命也可以達(dá)到200年或更長。
盡管尚未就UHPC的定義達(dá)成統(tǒng)一，但典型的UHPC抗壓強(qiáng)度超過17,000psi，許多甚至可以達(dá)到30,000psi以上的強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的高性能混凝土相比，UHPC的抗壓強(qiáng)度可提高3至5倍。然而，其最重要的性能不是抗壓強(qiáng)度，而是拉伸性能（在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用尤其明顯），這些特性是由于其精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度的鋼纖維結(jié)合而產(chǎn)生，鋼纖維的摻入比約為1％～3％（按體積計(jì)）（約合78～233千克/立方米）。
通過設(shè)計(jì)調(diào)整，可將UHPC混合物設(shè)計(jì)為可承受1000psi以上拉伸強(qiáng)度和2500psi以上撓曲強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)物。此外，設(shè)計(jì)良好的UHPC混合物可表現(xiàn)出開裂后的延展性和應(yīng)變硬化，提高殘余結(jié)構(gòu)的撓曲強(qiáng)度。
其次，UHPC的高延展性使材料產(chǎn)生巨大的韌性，即使沒有鋼筋的幫助，它也提高了吸收能量的能力，即材料的耗能性。
第三，高抗拉強(qiáng)度提高了材料的抗剪強(qiáng)度，并有可能在梁設(shè)計(jì)中完全摒棄抗剪零件。通過消除箍筋，可以簡化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程，并可以減小構(gòu)件腹板（桿）的寬度，使材料的體積和重量大大減少，同時(shí)提供與常規(guī)鋼筋混凝土構(gòu)件相同的承載力。
- 上一篇：超高性能混凝土的最高強(qiáng)度有多少？
- 下一篇：聚合物砂漿特點(diǎn)
超高性能混凝土（UHPC）已迅速成為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)物的主要材料。在90年代初期，當(dāng)它首次進(jìn)入行業(yè)，也被稱作“活性粉末混凝土ReactivePowderConcrete，RPC”，是一種繼高強(qiáng)、高性能混凝土之后，出現(xiàn)的力學(xué)性能、耐久性能都非常優(yōu)越的新型建筑材料,近十年來被橋梁行業(yè)廣泛應(yīng)用。
在美國、法國、日本、馬來西亞，UHPC已用于建造公路橋梁；在加拿大和委內(nèi)瑞拉等國已用于人行橋。在美國各州中，UHPC已被用于在弗吉尼亞州和愛荷華州的橋梁梁體建造；在紐約和特拉華州用于橋面鋪裝；在其他20多個(gè)州用于現(xiàn)場澆筑的預(yù)制橋梁構(gòu)件。美國聯(lián)邦和各州交通運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、國家工業(yè)組織、私企開發(fā)商和生產(chǎn)商都在積極地進(jìn)行UHPC的性能研究，為此開展了大量基于實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)和實(shí)際工程。
什么是UHPC
與普通混凝土相比，超高性能混凝土在原材料、配合比和施工性等方面的要求有較大的不同。例如，UHPC配制所用水泥強(qiáng)度等級高，水泥用量大，水膠比低，一般使用硅灰等超細(xì)輔料，不使用粗骨料而使用石英砂等高強(qiáng)細(xì)骨料，同時(shí)摻加纖維(鋼纖維或復(fù)合有機(jī)纖維)來降低混凝土的脆性。此外還根據(jù)不同需要加入多種外加劑，如膠凝材料（SCM）。
UHPC混合料的膠結(jié)材料總含量通常可以超過1,500lbs/cud/cudd，這是大多數(shù)常規(guī)混凝土混合料的膠結(jié)材料含量的兩倍以上。然而，由于使用了專用的高范圍減水劑，水與粘合劑的比例（w/b）通常為0.20或更低。致密的顆粒堆積與超低的w/b相結(jié)合，在混凝土中產(chǎn)生了高度精煉的微觀結(jié)構(gòu)，從而提供了出色的強(qiáng)度和耐久性。因此，即使在苛刻的外部環(huán)境中，例如海洋和凍融環(huán)境下，UHPC元件的預(yù)期壽命也可以達(dá)到200年或更長。
盡管尚未就UHPC的定義達(dá)成統(tǒng)一，但典型的UHPC抗壓強(qiáng)度超過17,000psi，許多甚至可以達(dá)到30,000psi以上的強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的高性能混凝土相比，UHPC的抗壓強(qiáng)度可提高3至5倍。然而，其最重要的性能不是抗壓強(qiáng)度，而是拉伸性能（在預(yù)制構(gòu)件中的應(yīng)用尤其明顯），這些特性是由于其精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度的鋼纖維結(jié)合而產(chǎn)生，鋼纖維的摻入比約為1％～3％（按體積計(jì)）（約合78～233千克/立方米）。
通過設(shè)計(jì)調(diào)整，可將UHPC混合物設(shè)計(jì)為可承受1000psi以上拉伸強(qiáng)度和2500psi以上撓曲強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)物。此外，設(shè)計(jì)良好的UHPC混合物可表現(xiàn)出開裂后的延展性和應(yīng)變硬化，提高殘余結(jié)構(gòu)的撓曲強(qiáng)度。
其次，UHPC的高延展性使材料產(chǎn)生巨大的韌性，即使沒有鋼筋的幫助，它也提高了吸收能量的能力，即材料的耗能性。
第三，高抗拉強(qiáng)度提高了材料的抗剪強(qiáng)度，并有可能在梁設(shè)計(jì)中完全摒棄抗剪零件。通過消除箍筋，可以簡化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程，并可以減小構(gòu)件腹板（桿）的寬度，使材料的體積和重量大大減少，同時(shí)提供與常規(guī)鋼筋混凝土構(gòu)件相同的承載力。
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