UHPC材料基本性能介绍湖南大学桥梁工程系.pdf

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UHPC材料基本性能介绍湖南大学桥梁工程系

UHPC材料基本性能介绍

近5年来,针对我国工程建设的重大需求,湖南大学桥梁工程学

科在新型桥梁结构、桥梁设计理论与应用、大型土木工程结构抗风及

振动控制研究、大型桥梁与结构的非线性动力学、混凝土结构设计基

本理论、高性能工程结构的设计与构造、大跨桥梁施工控制、既有桥

梁加固与改造设计基本理论等方面进行了系统的研究,承担各类纵向

项目100余项,其中国家自然科学基金30项,包括重大研究计划集成

项目1项、重点项目2项。发表论文300多篇,其中SCI论文70多

篇、国内重点期刊论文80多篇。近几年来,共获得国家科技进步二等

奖2项,省部级科技进步奖近20项。出版专著9部。

1、基本力学性能

UHPC的“超高力学性能”主要体现在超高抗拉强度(单轴抗拉

和弯曲抗拉强度)和高韧性,这依靠加入短纤维来实现。早期使用直

径0.15~0.4mm、长度6~12mm的平直光圆钢纤维,可将UHPC的

抗拉强度提高到30MPa,断裂能达到1,500~40,000N/m(钢纤维体

积含量2%~12%,详见表1),使UHPC跨入韧性、高韧性材料的行

列(断裂能超过1,000J/m2划分为韧性材料)。现在,使用异形,特

别是扭转形高强钢纤维,可以进一步提高UHPC的抗拉强度、变形能

力、韧性或断裂能。此外,高强高模的聚乙烯醇(PVA)纤维也用于

UHPC的增强与增韧;聚乙烯(PP)纤维用于提高UHPC的耐火能力。

表1:材料性能对比

超高性能混凝土

普通混凝土NSC高性能混凝土HPC

UHPC

抗压强度(MPa)20-4040-96170-227

抗折强度(MPa)2-56-1030-60

弹性模量14-4131-5555-62

泊松比0.11-0.21—0.19-0.24

水胶比0.40-0.700.24-0.350.14-0.27

圆柱劈裂抗拉强度(MPa)2.5-2.8—6.8-24

最大骨料粒经(mm)19-259.5-130.4-0.6

韧性——比NSC大250倍

断裂能(kN-m/m)0.1-15—10-40

断裂模量(第一条裂缝)(MPa)2.8-4.15.5-8.316.5-22.0

极限抗弯强度(MPa)20-62

二氧化碳/硫酸盐渗透——无

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

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