關(guān)于超高性能混凝土的問答

1、98讀者問答QuestionAnswerCHINACONCRETE2016.04NO.82超高性能混凝土有明確的定義嗎？有，且比較清晰明確，但還沒有形成國際上統(tǒng)一的定義。超高性能混凝土（UltraHighPerfmanceConcrete，簡稱UHPC），因為一般需摻入短切鋼纖維或聚合物纖維，也被稱作超高性能纖維增強混凝土（UltraHighPerfmanceFibreReinfcedConcrete，簡稱UHPFRC）。UHPC不同于

2、傳統(tǒng)的高強混凝土（HSC）和鋼纖維混凝土（SFRC），也不是傳統(tǒng)意義“高性能混凝土（HPC）”的高強化，而是性能指標明確的新品種水泥基結(jié)構(gòu)工程材料，較有代表性的定義和需要具備的特性如下[12]：●是一種組成材料顆粒的級配達到最佳的水泥基復合材料；●水膠比小于0.25，含有較高比例的微細短鋼纖維增強材料；●抗壓強度不低于150MPa；具有受拉狀態(tài)的韌性，開裂后仍保持抗拉強度不低于5MPa（法國要求7MPa）；●內(nèi)部具有不連通孔結(jié)構(gòu)，有很高

3、抵抗氣、液體浸入的能力，與傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土（HPC）相比，耐久性可大幅度提高。超高性能混凝土與活性粉末混凝土有什么差異？活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，簡稱RPC）是UHPC中的一個產(chǎn)品名稱。商業(yè)化生產(chǎn)供應的UHPC產(chǎn)品均為專利配方產(chǎn)品，有獨自的名稱或商標。最早的UHPC專利是丹麥H.H.Bache在1979年申請的，上世紀80年代他所在公司注冊商業(yè)化產(chǎn)品商標為Densit，至今仍由Densit公司

4、使用和營銷。到上世紀90年代，法國出現(xiàn)多個UHPC產(chǎn)品品牌，包括RPC、Ductal、BSI、CEMTEC、BCV等，其中Ductal是拉法基公司的產(chǎn)品商標，RPC則是Bouygues公司產(chǎn)品名稱。有關(guān)RPC的研發(fā)、性能介紹和宣傳較多，知名度相對較高。1999年清華大學教授覃維祖等發(fā)表文章“一種超高性能混凝土－活性粉末混凝土”，最早以“活性粉末混凝土（RPC）”名稱介紹UHPC，并與其研究生曹峰進行試驗研究，實現(xiàn)了RPC相同的力學性質(zhì)[

5、3]；北京科技大學教授劉娟紅和北京建筑大學教授宋少民在2013出版編著的《活性粉末混凝土》中系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外有關(guān)研究成果；2015年我國頒布了RPC的國標《活性粉末混凝土》（GBT313872015）。目前，RPC在中編者按：2016年1月9日，湖南經(jīng)視頻道發(fā)布一條“超高性能混凝土橋亮相長沙”的新聞，報道說：“一座長70.8米、寬6.5米的跨街天橋在北辰三角洲橫四路竣工。這座看似普通的天橋，是世界首座全預制拼裝超高性能混凝土（一種活性納

6、米無機復合材料）橋梁。也就是說，不僅它的混凝土由具有超高強度和韌性的特殊材料制成，而且它是先在工廠預制，然后拖運至現(xiàn)場，在10小時內(nèi)拼裝搭建而成的。”這則電視新聞引起廣大混凝土從業(yè)人員的興趣和關(guān)注。該跨街天橋結(jié)構(gòu)獨特、造型美觀，是超高性能混凝土在中國發(fā)展應用的重大進步，可喜可賀。與此同時，新聞中對超高性能混凝土的介紹和描述，也引發(fā)很多疑問。本文由北京江漢科技有限公司總工程師趙筠和清華大學教授廉慧珍針對一些共性問題進行了解答和探討，以饗讀

7、者。關(guān)于超高性能混凝土（UHPC）的問答趙筠廉慧珍100讀者問答QuestionAnswerCHINACONCRETE2016.04NO.82的UHPC。在無裂縫的狀態(tài)下，UHPC的氣體、液體滲透性非常低；而在高應變和微裂縫狀態(tài)下，UHPC的滲透性也能夠保持在很低的水平，而微裂縫還具備良好的自愈合能力，因此UHPC結(jié)構(gòu)擁有高耐久性的潛力，已得到迄今15年惡劣環(huán)境暴露試驗的證實。UHPC的耐久、耐候性能遠遠超越其他結(jié)構(gòu)工程材料（鋼材、鋁材

8、、塑料等）。超高性能混凝土的強度比鋼材強度還高嗎？沒有。UHPC是纖維增強增韌的水泥基復合材料，還可以進一步用鋼筋增強。與其他材料相比，需要明確UHPC的增強增韌狀態(tài)：●混凝土材料的抗拉強度與抗壓強度的比值（以下簡稱拉壓比）隨其抗壓強度的增長而幾乎呈直線下降。C10混凝土拉壓比約為110，C80的則可下降到約118。UHPC基體（未摻用鋼纖維時）即超高強混凝土，脆性非常大（因材料抗拉強度抗壓強度比值很低而使構(gòu)件延性比很低），無法與韌性材

9、料如鋼材相比。●隨鋼纖維強度提高、摻量增大和尺寸、形狀優(yōu)化，以及基體強度的提高，UHPC成為韌性或高韌性材料，抗拉強度大幅度提高（遠遠高于其他的各種水泥基材料，如圖1所示），但比鋼材抗拉強度還是要低約一個數(shù)量級（見表1中對比）?！皲摻钤鰪奤HPC（也被稱作CRC、HRUHPC或RUHPFRC），以及預應力高強鋼筋UHPC的抗表1高強混凝土、UHPC、鋼筋增強UHPC和高強韌性鋼材的性能對比[5]普通高強混凝土UHPC（密度）CRCHRU

10、HPC鋼筋增強UHPC韌性高強鋼材0～2%鋼纖維4%～12%鋼纖維抗壓強度MPa80120～270160～400160～400抗拉強度（ft）MPa55～1510～30100～300500抗彎強度（fb）MPa7100～400～600抗剪強度MPa15～150密度（ρ）kgm325002500～28002600～32003000～40007800彈性模量（E）GPa5060～10060～10060～100210斷裂能Nm150150～1