UHPC高性能混凝土是什么？一文了解UHPC的各项性能

时间：2022-08-19

UHPC高性能混凝土是一种高强、韧性、高耐久性的特种工程材料，在工程、海洋工程、核工业、特种保安和防护工程、以及工程领域有良好的应用前景。UHPC材料组分内不包含粗骨料，颗粒粒径一般小于1MM，因高度的致密性而具有高强度及优异的耐久性。研究表明，UHPC抗压强度可达200MPA以上，同时材料耐久性可达200年以上。经试验证明，其抗折强度是普通C50混凝土的3倍，缩变下降50%，经历700次冻融循环后仍然完好无损，被称为“开裂”的混凝土。

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一、UHPC基底材料的设计原理是什么？

紧密堆积。这是所有致密粉末材料设计的基本原理之一。UHPC的高密实性与良好的工作性能，使其与模板相接触的表面具有很高的光洁度，外界的有害介质很难侵入到UHPC中去，而UHPC中的着色剂等组分也不易向外析出，利用这一特点可把UHPC用作建筑物的外装饰材料。

二、如何选择UHPC用纤维？

考虑性价比，可选用金属纤维，其次是非金属纤维。不同纤维混合使用时，需小心试验后再合理选用。

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三、为何不建议UHPC使用大尺寸骨料？

这涉及材料断裂力学问题，包括原始裂纹尺寸大小和缺陷密度问题；也涉及材料匀质性问题，如大颗粒的空间分布问题；还涉及多孔材料中的问题，除非必要（或构件断面尺寸足够大），一般不宜采用>5MM的骨料(除非确实必要，如减缩、降温、降低成本等）。

四、UHPC适用于哪些场合？

常规混凝土不能满足要求的地方！有高抗渗、高抗冻、高抗盐侵蚀要求的地方；有高抗震、抗爆、抗裂要求的地方，利用UHPC高抗拉强度、耐腐蚀的性质可以制作输油、输气管道以替代造价较高的大口径厚壁钢管，显著提高管道耐久性、降低成本；大跨度结构、大型壳结构、曲面结构；旧结构的修补与加固等，UHPC现已用于海洋石油平台的钢结构的外保护层，可大大提高水位变动区的支柱的使用寿命；用于军事与安保领域，制造抗爆炸、抗冲击装置。

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五、如何UHPC的基本品质？

无纤维基底材料的立方体(100MMX100MMX100MM)抗压强度不150MPA，抗拉强度不5MPA，渗透性比C80低两个数量级，且无肉眼可见气泡；这些也都是入门级品质要求。另外，应免除常规混凝土(包括HPC)的常见劣化问题（包括钢筋腐蚀、冻融破坏、碱-骨料反应和硫酸盐侵蚀）困扰，这样的UHPC才配得起真正UHPC的称号；如果仍受这些劣化现象困扰，那就配不上UHPC的称呼。

六、UHPC的抗磨和耐火性能也能高出C80很多吗？

水泥基材料的抗磨性能和抗火性能均需特殊设计，与材料的抗压强度或致密性没有固定关系。UHPC的抗磨和耐火性能可以设计得非常优异，但与C80相比，不易实现数量级或几个数量级程度的提升。

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七、UHPC的弹模为何不容易达到55GPA以上？

材料的弹模本质上取决于材料中主要结合键类型。UHPC仍然是水泥基材料，结合类型没有发生本质变化，不可能显著提高。在UHPC中加入高强高硬度骨料，可以提高弹性模量，达到60-70GPA水平。

八、什么样的UHPC性价比较高？

以目前国内生产水平看，标准立方抗压强度在150~200MPA之间，抗拉强度在7~12MPA之间，渗透性C80两个数量级的UHPC材料性价比较高；随着未来技术发展，这些指标将会发生变化。

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九、UHPC较大弱项是什么？

和其它水泥基材料一样，不耐酸腐蚀（包括硫酸盐菌的侵蚀，虽然比OPC好很多）。自收缩更大，早期开裂敏感性理论上更强（实际不一定）。

十、为何要对UHPC进行蒸养？

主要是消除UHPC的后期经过水化带来的不良影响，如收缩开裂、徐变等；另外，可提高UHPC的强度和致密程度。充分蒸养（又称湿热养护、热养护、“热处理”等）能让常温下可水化的胶凝材料尽早完成水化，减少后期变化。所以，有条件蒸养的就尽可能蒸养，不必一味追求免蒸养技术。免蒸养并不总意味着先进，要因材、因境随机应变。

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