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超高性能混凝土,簡(jiǎn)稱UHPC(Ultra-High Performance Concrete),又稱反應(yīng)性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder Concrete),是近30年來(lái)創(chuàng)新的水泥基工程材料,成就了偉大的工程材料表現(xiàn)。跨度。 UHPC是一種超高強(qiáng)度、高韌性、低孔隙率的水泥基材料。其基本配方原理是:通過(guò)提高組分的細(xì)度和活性,不使用粗骨料,限度地減少材料內(nèi)部缺陷(氣孔和微裂紋),獲得超高強(qiáng)度和高耐久性。
所謂超高性能混凝土(UHPC),簡(jiǎn)稱UHPC,是指抗壓強(qiáng)度在150Mpa以上,具有超高韌性和超長(zhǎng)耐久性的水泥基復(fù)合材料的總稱。其中,比較有代表性的超高性能混凝土材料是反應(yīng)性粉末混凝土(RPC),它于1993年由法國(guó)學(xué)者**提出。它主要由硅粉、水泥、減水劑、細(xì)骨料和鋼纖維組成,等。材料成分按照密度較大的原則構(gòu)造,可以將材料的內(nèi)部缺陷(氣孔和微裂紋)減少到更少。
UHPC材料成分不含粗骨料,粒徑一般小于1mm。由于密度高,所以具有超高的強(qiáng)度和**的耐久性。研究表明,UHPC的抗壓強(qiáng)度可達(dá)200??MPa以上,材料的耐久性可達(dá)200??年以上。此外,由于分散在UHPC中的細(xì)鋼纖維可以大大減緩材料內(nèi)部微裂紋的擴(kuò)展,使材料表現(xiàn)出超高的韌性和延展性。
下圖為相同抗彎強(qiáng)度不同材料的尺寸對(duì)比。
UHPC與普通混凝土抗彎強(qiáng)度對(duì)比
1、UHPC基板材料的設(shè)計(jì)原理是什么?
緊密包裝。這是所有致密粉末材料設(shè)計(jì)的基本原則之一。
2、UHPC如何選擇光纖?
考慮到性價(jià)比,可以優(yōu)先選擇金屬纖維,其次是非金屬纖維。當(dāng)不同的纖維組合使用時(shí),在合理選擇之前需要仔細(xì)測(cè)試。
3. UHPC為什么不**使用大尺寸骨料?
這涉及到材料斷裂力學(xué)問(wèn)題,包括原始裂紋尺寸和缺陷密度問(wèn)題;它還涉及材料同質(zhì)性問(wèn)題,例如大顆粒的空間分布;它還涉及多孔材料中的傳質(zhì)問(wèn)題。除非有必要(或構(gòu)件截面尺寸足夠大),一般不建議使用>5mm的骨料(除非確實(shí)有必要,如減量、降溫、降低成本等)!
4、UHPC適用于哪些場(chǎng)合?
常規(guī)混凝土達(dá)不到要求的地方!高抗?jié)B性、高抗凍性、高抗鹽腐蝕性要求的場(chǎng)所;抗震、防爆、抗裂要求高的場(chǎng)所;超大跨度結(jié)構(gòu)、大殼結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu);舊結(jié)構(gòu)的修復(fù)和加固等...
5、如何**UHPC的基本質(zhì)量?
無(wú)纖維基材的立方體(100mmx100mmx100mm)抗壓強(qiáng)度不低于150MPa,抗拉強(qiáng)度不低于5MPa,滲透率比C80低兩個(gè)數(shù)量級(jí),無(wú)可見(jiàn)氣泡;這些也是入門級(jí)的質(zhì)量要求。此外,應(yīng)免除常規(guī)混凝土(包括HPC)常見(jiàn)的劣化問(wèn)題(包括鋼筋腐蝕、凍融破壞、堿集料反應(yīng)和鹽侵蝕),使UHPC無(wú)愧于真正的UHPC;這些退化現(xiàn)象令人困擾,不愧是UHPC。
6、UHPC的抗磨耐火性能能比C80高很多嗎?
水泥基材料的耐磨性和耐火性都需要特殊設(shè)計(jì),與材料的抗壓強(qiáng)度或密實(shí)度沒(méi)有固定的關(guān)系。 UHPC的抗磨損和防火性能可以設(shè)計(jì)得非常**,但與C80相比,實(shí)現(xiàn)幾個(gè)數(shù)量級(jí)或幾個(gè)數(shù)量級(jí)的提升并不容易。
7、為什么UHPC的彈性模量不容易達(dá)到55GPa以上?
材料的彈性模量主要取決于材料中主鍵的類型。 UHPC仍然是水泥基材料,粘結(jié)的粘結(jié)類型沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)的變化,不能有明顯的改善。在UHPC中加入高強(qiáng)度高硬度骨料,可使彈性模量提高到60-70GPa的水平。
8、什么樣的UHPC性價(jià)比更高?
按照目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)水平,標(biāo)準(zhǔn)立方抗壓強(qiáng)度在150~200MPa之間,抗拉強(qiáng)度在7~12MPa之間,UHPC的滲透率比C80低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。性價(jià)比更高;隨著未來(lái)技術(shù)的發(fā)展,這些指標(biāo)會(huì)發(fā)生變化。
9. UHPC 的主要弱點(diǎn)是什么?
與其他水泥基材料一樣,它不耐酸腐蝕(包括鹽細(xì)菌,雖然它比 OPC 好得多)。自收縮更大,早期開(kāi)裂敏感性在理論上更強(qiáng)(在實(shí)踐中不一定)。
10、為什么需要蒸UHPC?
主要是UHPC后期水化隨時(shí)間推移產(chǎn)生的不良影響,如收縮開(kāi)裂、蠕變等;此外,它還可以提高UHPC的強(qiáng)度和密度。全蒸汽固化(又稱濕熱固化、熱固化、“熱處理”等)可使常溫下可水化的膠凝材料盡快完成水化,減少后期隨時(shí)間的變化時(shí)期。所以,有條件的盡量多做蒸汽栽培,不要一味追求無(wú)蒸汽栽培技術(shù)。不蒸并不總是意味著**,它必須適應(yīng)材料和環(huán)境。
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