超高性能混凝土简介

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。

“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

超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论(densified particle packing)，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，即毫米级颗粒(骨料)堆积的间隙由微米级颗粒(水泥、粉煤灰、矿粉)填充，微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒(硅灰)填充。早在1931年，Andressen就建立了最大堆积密度理论的数学模型。然而，直到上世纪七十年代末，在高效减水剂技术与产品性能大幅度提高的基础上，采用该模型设计配制的第一代超高性能混凝土才在丹麦奥尔堡Cement og Beton Laboratiet(水泥与混凝土试验室)诞生，称作CRC(Compact Reinforced Composite，密实增强复合材料)。CRC与目前的UHPC达到基本相同的力学性能，最高抗压强度超过400MPa，使用烧结铝矾土作骨料，同时使用钢纤维提高材料的韧性，所以称作“复合材料”。受到当时高效减水剂性能的限制，CRC或早期UHPC比较粘滞，振捣密实较困难，还不便于现浇应用。上世纪九十年代，欧洲开展了合作研究项目，世界各地也广泛开展相关研究，这种材料获得一个新名称“活性粉末混凝土，简称RPC”。“超高性能混凝土UHPC”的名称形成于本世纪，因为与早期的CRC或RPC相比，随着设计理论的完善、超高效减水剂(聚羧酸系)问世和配制技术的进步，这种材料已具备了普通混凝土的施工性能，甚至可以实现自密实，可以常温养护，已经具备广泛应用的条件。

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。

表3：法国第一座UHPC（钢纤维）公路桥梁混凝土组成和性能

参考文献：3rd International Symposium on HPC Proceedings: October 19-22, 2003 in Orlando, FL2100433B

本标准规定了超高性能混凝土电杆的产品分类、原材料、混凝土配制及构造、技术要求、试验方法、检验规则、标志与产品合格证、贮存与运输等。

特种工程建设、混凝土梁桥病害控制和结构体系创新急需具有超高强、超高韧和超高耐久特性，便于工程应用的超高性能混凝土，常规技术难以实现，现有纳米改性技术价格昂贵。项目拟从固体废弃物或低品位资源中获取富含化学活性的纳米粒子作为生态纳米材料，制备生态纳米超高性能混凝土（ENUHPC）。围绕生态纳米材料与复杂胶凝材料的协同作用机制，ENUHPC微结构设计与调控机理，ENUHPC静、动力本构关系与失效机理3个科学问题。从“生态纳米材料制取与作用机制， ENUHPC制备理论与设计，长期服役性能，结构设计理论与工程示范”四个方面对ENUHPC材料与结构进行创新研究。突破ENUHPC制备与应用关键技术，实现生态纳米材料规模化低成本高效制取；制备抗压强度大于300MPa的免蒸压制品，抗压强度大于150MPa、抗拉强度大于10MPa的常规工艺现浇ENUHPC；提出高强钢筋-ENUHPC等新结构体系，并工程示范。 2100433B