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什么是超高性能混凝土?它与普通混凝土有什么区别及其用途

2019-09-23

超高性能混凝土,简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete),也称作活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder Concrete),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。

UHPC是具有超高强度,超低吸水率,超强耐久性和耐侵蚀性能的特殊混凝土。目前在建筑设计领域(区别于结构领域)使用的UHPC的抗压强度大于120,抗折强度大于25MPa。虽然UHPC可以达到很高的抗压强度,但对于纤薄建筑构件,主要利用的是UHPC的抗折强度。在实际应用中,UHPC基体的超高强度通过小掺量的耐碱玻璃纤维,聚乙烯醇纤维,钢纤维进一步得到增强和增韧。

UHPC中经常使用的纤维类型包括高碳钢,PVA,玻璃,碳等。这种材料的延展性很强,即使在初始开裂后也具有变形和支撑弯曲和拉伸的能力。UHPC的高压缩和拉伸性能还有助于提高粘结强度,从而在诸如预制件之间的浇口浇筑等应用中,缩短钢筋的埋入长度。 

超高性能混凝土,高性能混凝土,普通混凝土的区别


普通混凝土NSC高性能混凝土HPC超高性能混凝土UHPC
抗压强度(MPa)
20-40
40-96
120-180
水胶比
0.40-0.70
0.24-0.35
0.14-0.27
圆柱劈裂抗拉强度(MPa)
2.5-2.8
--
4.5-24
最大骨料粒经(mm)
19-25
9.5-13
0.4-0.6
孔隙率
20-25%
10-15%
2-6%
孔尺寸(mm)
--
--
0.000015
韧性
--
--
比NSC大250倍
断裂能(kN·m/m)
0.1-15
--
10-40
弹性模量(GPa)
14-41
31-55
37-55
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)


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
--
--
--
抗冻融性能
10%耐久
90%耐久
100%耐久
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
泊松比
0.11-0.21
--
0.19-0.24
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
含气量
4-8%
2-4%
2-4%

超高性能混凝土的用途

国外UHPC镂空建筑外装造型

国外UHPC镂空建筑外装造型


国外将超高性能混凝土成功应用于桥梁、地铁、大坝、楼梯、阳台等工程中。2005 年,沈阳用超高性能混凝土( C140) 预制了工业厂房的梁板,是超高性能混凝土在中国的第一次应用。欧维姆公司用超高性能混凝土替代铸铁或铸钢件,热养护的超高性能混凝土抗压强度分别为325 MPa,自然养护混凝土的抗压强度为187 MPa。

中铁十九局成功将超高性能混凝土应用于石武客专的电缆槽盖板中。该工程用水泥、矿渣粉、硅灰、石英砂、钢纤维制备了超高性能混凝土,采用蒸汽养护,制备的超高性能混凝土抗压强度139. 9 MPa。后来超高性能混凝土更多的被应用的在铁路,高架桥等工程项目,不仅彻底解决了一些大跨径钢桥面铺装出现桥面板疲劳开裂及铺装层破坏两大世界性技术难题,而且将是混凝土发展史上又一重要转折点,将有力推动桥梁技术的进步。


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