UHPC高性能混凝土
详细信息
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超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-HighPerformanceConcrete)，也称作活性粉末混凝土(RPC，ReactivePowderConcrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越。
超高性能混凝土简介
“超高性能混凝土”包含两个方面‘超高’——超高的耐久性和超高的力学性能(详见表1－普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土的性能对比)：
表1：普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土材料性能对比
UHPC与普通混凝土或高性能混凝土不同的方面包括：不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)，水泥用量较大，水胶比很低。UHPC的组成见表2。
表2：超高性能混凝土UHPC（钢纤维）基本组成
UHPC堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。因此，UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构(军事工程、银行金库等)和薄壁结构，以及用在高磨蚀、高腐蚀环境。目前，UHPC已经在一些实际工程中应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁(实例见表3)、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳，等等。可以预计，还会有越来越多的应用。
超高性能混凝土简介
“超高性能混凝土”包含两个方面‘超高’——超高的耐久性和超高的力学性能(详见表1－普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土的性能对比)：
表1：普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土材料性能对比
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普通混凝土NSC |
高性能混凝土HPC |
超高性能混凝土UHPC |
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抗压强度(MPa) |
20-40 |
40-96 |
120-180 |
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水胶比 |
0.40-0.70 |
0.24-0.35 |
0.14-0.27 |
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圆柱劈裂抗拉强度(MPa) |
2.5-2.8 |
-- |
4.5-24 |
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最大骨料粒径(mm) |
19-25 |
9.5-13 |
0.4-0.6 |
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孔隙率 |
20-25% |
10-15% |
2-6% |
|
孔尺寸(mm) |
-- |
-- |
0.000015 |
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韧性 |
-- |
-- |
比NSC大250倍 |
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断裂能(kN·m/m) |
0.1-15 |
-- |
10-40 |
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弹性模量(GPa) |
14-41 |
31-55 |
37-55 |
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断裂模量(第一条裂缝)(MPa) |
2.8-4.1 |
5.5-8.3 |
7.5-15 |
|
极限抗弯强度(MPa) |
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18-35 |
|
透气性k(24小时40C)(mm) |
3x10 |
0 |
0 |
|
吸水率 |
<10% |
<6% |
<5% |
|
氯离子扩散系数(稳定状态扩散)(mm2/s) |
-- |
-- |
<2x10e-12 |
|
二氧化碳/硫酸盐渗透 |
-- |
-- |
-- |
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抗冻融性能 |
10%耐久 |
90%耐久 |
100%耐久 |
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抗表面剥蚀性能 |
表面剥蚀量>1 |
表面剥蚀量0.08 |
表面剥蚀量0.01 |
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泊松比 |
0.11-0.21 |
-- |
0.19-0.24 |
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徐变系数，Cu |
2.35 |
1.6-1.9 |
0.2-1.2 |
|
收缩 |
-- |
-- |
-- |
|
流动性(工作性)(mm) |
测量坍落度 |
测量坍落度 |
测量坍落度 |
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含气量 |
4-8% |
2-4% |
2-4% |
表2：超高性能混凝土UHPC（钢纤维）基本组成
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kg/m3 |
重量百分含量% |
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水泥 |
700-1010 |
27.0-38.0 |
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硅灰 |
230-320 |
8.5-9.5 |
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磨细石英砂 |
0-230 |
0.0-8.0 |
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细砂 |
760-1050 |
39.0-41.0 |
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金属纤维 |
150-190 |
5.5-8.0 |
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高效减水剂 |
15-25 |
0.5-1.0 |
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水 |
155-210 |
5.5-8.0 |
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水/胶凝材料比 |
0.14-0.27 |
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表3：法国第一座UHPC（钢纤维）公路桥梁混凝土组成和性能
组成材料
kg/m3
性能
水泥
1114
坍落流动度
630～640 mm
硅灰
169
28d 特征抗压强度(fck)
175 MPa
0-6mm骨料
1072
28d 特征抗拉强度(ftk)
8 MPa
纤维： 0.3mm直径x20mm长
234
28d 特征裂后抗拉强度
9.1 MPa
高效减水剂
40
弹性模量
64 GPa
水
209
比重
2800 kg/m
水/胶凝材料比
0.19
