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超高韧性混凝土啥意思

发布日期:2023-04-23 10:33  浏览次数:次

一、概念与材料组成

超高韧性混凝土啥意思(图1)

UHPC(Ultra-High Performance Concrete)即超高性能混凝土,国际上是指抗拉强度在 150 MPa 以上、耐磨性高、耐久性长的水泥基复合材料的总称。其中更具代表性的超高性能混凝土材料是 RPC(活性粉末混凝土),由法国学者于 1993 年提出,主要由硅灰、水泥、添加剂、骨料、钢纤维等材料组成,并依据更高压实度原理进行配制,从而减少材料内部的缺陷(孔隙和微裂缝)。它是过去 30 年创新性的水泥基建筑材料,显著提升了工程材料的综合性能。

二、性能优势
  • 应用前景广:作为一种高强度、高韧性和高耐久性的特种工程材料,在国防工程、海洋技术、核工业、特种保安与防护工程以及市政工程等行业具有良好的应用前景。
  • 抗折与抗裂:实验证明,其抗折强度是普通 C50 混凝土的 3 倍,收缩变形减少 50%;经过 700 次冻融循环仍**无损,被称为“永不开裂”的混凝土。
  • 抗拉强度高:抗拉强度高于 150 MPa,约为传统混凝土的 3 倍。
  • 韧性与断裂能:具有**的韧性和断裂能力,相比高性能混凝土韧性提高约 300 倍,使钢筋混凝土在超重荷载或地震作用下具有更好的结构安全性。
  • 耐久性优:可大大延长钢筋混凝土的使用寿命,降低维护成本;几乎不透水、几乎不碳化,氯离子渗透和盐渗透几乎为零。
  • 耐磨与耐腐蚀:**的耐磨性延长了桥梁使用寿命,良好的耐腐蚀性为钢筋混凝土在恶劣环境下的维护提供了保障。在干燥条件下,因存在大量未水化的水泥颗粒,混凝土具有自修复功能。
  • 结构自重轻:超高性能混凝土结构的自重约为传统钢筋混凝土的 1/3 或 1/2,显著降低静载荷,有利于制造更细长的建筑结构,减小构件厚度,节约材料与成本,降低工程总成本,并可减少预应力钢筋用量。
三、局限与不足
  • 水泥用量大:水泥用量达 800~1000 kg/m³,用水量低导致水胶比低,收缩问题需重点关注。
  • 原料与成本:水泥、硅灰、石英砂、石英粉、钢纤维、超塑化剂等均为制备原料,产品成本是普通水泥混凝土的数倍。
  • 生产工艺复杂:为激发辅助掺合料的活性,常采用蒸汽或蒸压养护,复杂工艺在一定程度上阻碍了其在特定工程中的应用。
  • 施工性能挑战:由于水胶比低、超细颗粒用量高、超塑化剂掺量大,表现出粘度大、坍落度大、坍损大的特点,不利于浇筑。
  • 尺寸稳定性:大量未水化水泥颗粒在使用中可能再次水化,可能影响钢筋混凝土的尺寸稳定性。
  • 性价比取舍:大多数施工场景中传统混凝土即可满足技术性能要求,而超高性能混凝土价格昂贵,难以替代传统混凝土。
提示:选用 UHPC 时应结合工程性能需求与造价综合评估,并针对其收缩、粘度大等问题制定专门的配合比与施工方案。
四、研究与应用案例

自超高性能混凝土问世以来,业界对其原材料、生产工艺、养护方法、物理性能、耐久性及微观结构等进行了大量研究,并在具体工程中得到应用。在海外,UHPC 已广泛应用于建筑、桥梁、核电、市政和海洋等多个行业。

典型案例:1997 年建成的加拿大魁北克省舍布鲁克(Sherbrooke)人行桥、2012 年建成的韩国 Super Bridge I 斜拉桥、LEGO 公路斜拉桥等。

在国内,UHPC 提出后不久应用领域也开始逐步推广,自 2003 年起被用于沟盖、桥梁、过街天桥、高速公路路面及维修等行业。

超高性能混凝土UHPC活性粉末混凝土工程材料

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