uhpc超高性能混凝土特点

UHPC（Ultra-highPerformanceConcrete)它是一种水泥基混凝土材料，具有强大的物理性能、高耐磨性、高耐久性和高质量的浇注和成型特性。根据高活性的小材料，UHPC选择了最紧密的沉积和纤维增强技术。UHPC的各种性能参数都比水泥混凝土好很多。

UHPC材料成分中不含粗骨料，颗粒粒度一般小于1mm，因其极高的致密性而具有极高的强度和优异的耐久性。研究发现，UHPC的抗拉强度可以达到200MPa以上，材料的耐久性可以达到200年以上。另外，由于UHPC中分散的细钢纤维可以大大缓解材料内部微裂缝的扩展，使材料具有极高的韧性和延展性。

高强度的UHPC

一九九三年，法国学者Richard等研制出活力粉末混凝土（RPC），UHPC是最常见的一种。.根据抗拉强度，RPC可以分为200MPa和800MPa2级。RPC的抗拉强度最高可达810MPa，以钢砂为石料，进行250-400℃的高湿热保养。.

同样是水泥基复合材料，为什么水泥混凝土的抗拉强度只有20-60MPa左右，而UHPC可以达到150MPa以上？研究发现，水泥基复合材料的抗拉强度与水胶比密切相关，总之，水胶比越小，抗拉强度越大。

根据UHPC较大的表观密度配置，去除了粗骨料，每种成分相互添加，水胶很低(通常为0.14-0.2)，减少了ITZ。（InterfacialTransitionZone）孔隙大小和孔隙率；与此同时，硅灰等矿物掺合物可以与CH发生火山灰反应，产生水化硅酸钙（C-S-H），促使ITZ像水泥基材一样致密。这些措施显著提高了材料的致密性(图3)，在受力时具有更好的均匀性，进而表现出高韧性和高耐久性。

外表细致的比照：UHPC（左）、混凝土(右)

高抗拉性能的UHPC

单一的极高抗拉强度往往伴随着“高延展性”，并不意味着“超高性能”。UHPC的“极高物理性能”主要表现在高抗拉性能，即高抗压强度和应变硬化特性，导致类似钢材的抗拉应力妥协。在抗拉性能方面，UHPC有两个关键指标，即初裂强度极限抗拉强度。初裂强度在7~11MPa之间，根据现有文献报道，极限抗拉强度可达37MPa。.

超高性能混凝土中的高抗压强度是由其纤维提供的，UHPC材料中加入了大量的钢纤维，其基材致密，进而表现出优异的抗拉性能。

高延性UHPC

UHPC中的高延性也是由其纤维提供的，为保证材料的延性，法国UHPC规范对UHPC给出了以下最低可塑性规定：混凝土开裂后，直至裂缝总宽度为3mm，抗压强度不低于裂缝强度的40%和3MPa.事实上，UHPC在被拉干裂后的抗压强度与纤维成分直接相关，因此这一规定实际上暗示了混凝土中的纤维成分。

为了保证延性，UHPC的纤维成分通常在1%~3%之间，同时控制成本。因此，如果使用钢纤维，根据上述要求计算，UHPC中钢纤维的最低含量几乎为80kg/m3，这一指标更容易理解和操作工程师操作材料的延性。

高耐久性的UHPC

抗透水性

水泥基复合材料的抗渗透性和耐腐蚀性一般由水泥基材料的直径、孔隙率和孔隙之间的连接程度决定，但这些参数在一定程度上是由水胶比决定的。UHPC的水胶比很低，所以孔隙率很低，孔隙不连接，进而表现出优异的抗渗透性。

抗碳化性

与水泥混凝土或高性能混凝土相关的文献和国内学者实施的实验表明（HPC）相比之下，UHPC具有优异的抗碳化性能，可以感受到对碳化的抵抗力。UHPC具有优异的抗碳化性能，主要得益于UHPC自身致密的微观结构和粗骨料的去除，使混凝土获得优异的均匀性。

各种混凝土材料的碳化速度相对较快

UHPC-截面炭化试验结果由NC组成

抗冻性

从根本上说，混凝土的冷破坏完全取决于混凝土原水的存在形式。混凝土硬化过程中，混凝土中的水主要有四种形式:晶体水、吸附水、毛细孔水和游离水，其中混凝土冻融破坏主要是由游离水和直径较大的毛细孔水结冰引起的。由于UHPC水的胶比特别小，混凝土中几乎没有多余的水分，混凝土中几乎没有多余的水分。其次，UHPC结构致密匀称，孔隙很小，大部分孔隙不连接，外部水分难以进入。因此，UHPC具有优异的抗冻性。