《超高性能混凝土（UHPC）的发展与现状》.pdf

科技导航一 一_l Science Technology 超高性能混凝土 (UHPC) 的发展与现状 清华大学土木工程系 阎培渝 该桥的结构设计特点是混凝土构件内无箍筋、分别在体内 引言 和体外布置预应力钢筋，并使用不锈钢钢管约束RPC，以提高其 随着科学技术的发展，混凝土强度等级一直在不断地 强度和延性。由于采用RPC，大大减轻了自重，提高了在高湿度 提高，高强和超高强混凝土 (60MP～140MPa)已经成功地应 环境、频繁受除冰盐腐蚀与冻融循环作用下结构的耐久性能。 用于结构工程中。目前，国际上较为通用的配制高强混凝土 由于RPC是一种专利产品，为了避免知识产权的纠纷，欧洲 (IOOMPa)的技术为 “硅酸盐水泥+硅灰+高效减水剂”。但高强 目前不再使用这个名词，而改称 “超高性能混凝土”(Ultra—High ?昆凝土 (HighStrengthConcrete，HSC)的抗弯抗拉强度仍然不 PerformanceConcreteUHPC)。2005年和2008年在德国Kassel大 高．必须通过配筋来增加结构的强度，而大量配筋又带来施工 学召开了两次UHPC国际会议，深入探讨了UHPC的制备、微结 浇注的困难，同时，由于混凝土收缩变形受钢筋的约束还会引起 构特征和性能，在会上介绍了许多实际丁程应用案例，并讨论了 应力，导致开裂，对耐久性产生不利的影响。在高强混凝土中， 相关欧洲技术标准的制订问题。Walraven教授在2009年发表了 粗骨料与浆体的界面薄弱区形成的缺陷也会造成混凝土强度与 一 篇综述文章，系统地论述了UHPC的应用前景 l。 耐久性的降低。 1UHPC的配制原理[4_刁 针对以上问题，1993年，法国Bouygues公~Richard等人率先 研制出一种新的超高性能的水泥基复合材料——恬性粉末混凝土 UHPC是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材 (ReactivePowderConcrete，RPC)。RPC强度高，根据组分和制备条 料。它的基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性，不使用 件的不同，RPC可以分为RPC200和RPC800两级，RPC200的抗压 粗骨料，使材料 内部的缺陷 (孔隙与微裂缝 )减到最少，以获得 强度可以达~I]200MPa以上．采用钢骨料的RPC800的抗压强度可 超高强度与高耐久性。 以达到800MPal【l。目前RPC200已得到较广泛的应用，而RPC800仍 UHPC所用材料与普通混凝土有所不同，其组成材料主要 然只是科学家的一个梦想，未见有任何实验数据发表。 包括以下几种：(1)水泥；(2)级配良好的细砂；(3)磨细石英砂 1998年8月，在加拿大Sherbrooke市召开了第一次以RPC和 粉；(4)硅灰等矿物掺合料；(5)高效减水剂。当对韧性有较高 高性能混凝土为主题的国际研讨会，会上就RPC的原理 、性能和 要求时，还需要掺人微细钢纤维。 应用进行了广泛而深入的探讨。与会专家一致认为：作为一类 UHPC的制备技术为： 新型混凝土材料，RPC具有广阔的应用前景。 1．1提高匀质性 。减少材料内部缺陷 虽然RPC问世的时间不长，但因其具有 良好的力学性能和优 对于大多数固体材料，理论抗压强度值一般为其弹性模量 异的耐久性，在短短的几年内，它就已经在_T程建设领域里获得 值的0．1～O．2倍，但实测值只有其弹性模量的 (O．1～0．2)×10。 了应用。世界上第一座以RPC为材料的步行桥位于加拿大魁北克 倍。两者相差上千倍，其原因就是由于材料内部结构不完善、存 省的She~brooke市。该桥采用钢管RPC桁架结构．跨度60m，桥面 在大量缺陷。因此要充分发挥材料的性能就必须尽量减少缺 宽4．2m。桥面板厚为3