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超高性能混凝土是什么

发布日期：2025-03-19 08:51浏览次数：

超高性能混凝土是什么

定义

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种具有卓越性能的新型建筑材料，其主要成分包括水泥、细砂、粉煤灰、硅灰、微粉矿物掺合料、纤维和添加剂等。UHPC的“超高性能”体现在其同时具备超高的力学性能（如抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗冲击等强度）和超高的耐久性能（如抵抗化学侵蚀、冻融循环和氯盐侵入等）。

特点

UHPC的性能特点可以用“超高强、高韧性和高耐久性”来概括。具体如下：

特点	描述
超高强	UHPC的抗压强度通常在150 MPa，是传统混凝土的2倍。其能够有效利用钢纤维的强度及其与胶凝材料浆体的紧密粘接来实现拉伸的“应变硬化”行为，有较大的变形能力。
高韧性	UHPC具有良好的韧性，能够在受到冲击或振动时承受较大的变形而不破坏。钢纤维体积掺量1% 2%的UHPC就能跨入韧性材料的行列（断裂能超过1000N/m的材料被划分为韧性材料）。
高耐久性	在无裂缝的状态下，UHPC的气体、液体渗透性非常低；而在高应变和微裂缝状态下，UHPC的渗透性也能够保持在很低的水平，且微裂缝还具备良好的自愈合能力。UHPC的耐久、耐候性能远远超越其他结构工程材料（钢材、铝材、塑料等）。
减少体积	由于UHPC的高强度和韧性，相同的结构强度可以使用更小的截面尺寸，从而减少了构件的体积和重量。这为建筑设计了更大的自由度和灵活性。

应用领域

UHPC因其力学性能，被广泛应用于以下场景：

应用领域	具体应用
桥梁工程	构件连接、悬索索塔、斜拉桥锚固节点等；可制造超长跨度、超薄板和复杂形状的桥梁构件。
隧道工程	制作隧道衬砌、防火涂料和隧道门洞等部位。
预制构件	生产各种预制构件，如柱子、梁、板等。
建筑外墙	制作具有细致纹理和多样化形状的建筑外墙板。
装饰雕塑	制作精细的装饰雕塑作品，如城市雕塑、公园景观雕塑等。
高层建筑	制造高层建筑中的预制构件，如楼板、梁柱和外墙。
海洋工程	制造海洋结构物，如海堤、码头、浮标和海底管道等。
军事工程	制造防爆设备、护坡、隐蔽掩体和防弹屏障等。

制备工艺

UHPC的制备通常涉及以下关键步骤和材料：

原材料选择：
- 水泥：通常采用高性能水泥，如p·ⅱ52.5硅酸盐水泥。
- 硅灰：sio2含量在92％及，粒径为325 1250目。
- 石英砂：不同粒径范围，如40 70目、26 40目、16 26目。
- 钢纤维：提高混凝土韧性、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗弯强度。
- 减水剂：聚羧酸减水剂，减水率为34％，含固量为24.2％。
混合比例：
- 例如，一种典型的UHPC配方可能包括690 850质量份的水泥、200质量份的硅灰、226 348质量份的40 70目石英砂、464 556质量份的26 40目石英砂、340 348质量份的16 26目石英砂、158 200质量份的钢纤维、22.22 34.65质量份的减水剂以及168 182质量份的水。
制备方法：
- 将水和减水剂先加入搅拌机中。
- 加入水泥、硅灰和微珠，并低速搅拌一搅拌周期（30s）。
- 在第二个搅拌周期开始时，加入石英砂和钢纤维，之后停拌90s。
- 在停拌90s后，再高速搅拌两搅拌周期以制得超高性能混凝土。
养护：
- 养护条件对UHPC的性能至关重要。通常需要在高温（如100℃）和高压下进行养护，以提高混凝土的致密性和强度。