常州UHPC超高性能混凝土厂家

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    直至今天，有关水泥基向更高强度发展的研究报道仍不断地出现，然而具有工程应用前景的并不多：有些因为价格太高，有些因为制备技术太复杂，而有些则在强度提高的同时某些性能指标下降。因此，以RPC制备原理为基础的UHPC材料的研究与应用，是当今水泥基材料发展的主要方向之一。美国国家科学基金会于1989年投资建立了一个“高级水泥基材料科技中心”，并为该中心提供了1000万美元的科研经费[5]。

    美国联邦公路局以RPC为研究对象，对UHPC开展了系统的研究，进行了1000多个试件的测试，研究内容包括配制技术、强度、耐久性和长期性能等力学性能[12]。在此基础上，美国密歇根州交通技术研究院开展了进一步的研究[13]。法国土木工程学会在大量研究的基础上，于2002年制订了超高性能纤维混凝土的指南(初稿)[14]。日本土木工程协会也于2004年制订了相应的设计施工指南(初稿)，并于2006年出版了英文版本[15]。

    韩国提出了一个超级桥梁(SuperBridge200)的计划，希望通过应用UHPC建造桥梁，减少20%的工程造价，在10年内节省20亿美元的投资，减少44%二氧化碳的排放量和减少20%的养护费用[16]。中国从20世纪90年始了UHPC的研究，取得了一系列的成果，国家标准《活性粉末混凝土》已在征求意见[17]。2004年9月在德国的卡塞尔举行的UHPC国际会议上，与会专家认为UHPC虽然被命名为混凝土材料，但是却可以认为是一种新型材料，是新一代水泥基建筑材料[18]。2009年在法国马赛举行的超高性能纤维增强混凝土(UltrahighPerformanceFiberReinforcedConcrete，UHPFRC)国际会议上，与会专家认为因UHPFRC低碳环保且性能优异，可以用来建造低碳混凝土结构，在未来必将得到大力发展[19]。

    尽管UHPC自出现以来，不断被应用于桥梁、建筑、核电、市政、海洋等工程之中，然而应用发展远低于预期。以应用最多的桥梁为例，自1997年第一座UHPC桥――加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC桥建成以来，十几年间全世界也仅建成30余座，且以中小跨径与人行桥为主[20]。在中国，UHPC实际工程应用也极少，以桥梁为例，仅在铁路上有1座梁桥的应用，目前1座公路梁桥正在建设之中。

      在中国处于大规模工程建设的背景下，UHPC在中国的应用显得更为滞后。这种应用不理想的状况，究其原因：一方面，有关UHPC的研究主要集中在发达国家，而这些国家已完成大规模的基础设施建设，推动其研究与应用的市场动力不足;另一方面，发展中国家虽然有较大的基础设施建设的需求，但是基础研究不足和UHPC价格较高，影响了其在工程中的应用。

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    为降低成本，研究人员还开展了采用替代材料减少UHPC中水泥、硅灰用量的研究，如钢渣粉、超细粉煤灰、石粉、偏高岭土、火电厂微珠、超细矿渣、稻壳灰等，不仅能降低造价，而且利于环保[4450]。

　　文献[51]中开展低水泥用量的RPC研究，用粉煤灰取代了60%的水泥，在凝结硬化过程中施加压力，得到338MPa的RPC。在RPC中采用粉煤灰和矿渣替代水泥和硅灰，可减少高效减水剂的用量，并减少RPC的水化热和收缩[40]。文献[52]中采用棕榈油灰取代50%的胶凝材料，配制的UHPC具有158.28MPa的抗压强度、46.69MPa的弯拉强度和13.78MPa的直拉强度。文献[53]中采用稻壳灰取代硅灰，在标准养护制度下，可制备出强度超过150MPa的UHPC，当采用水泥+10%硅灰+10%稻壳灰时，得到的UHPC性能最好。在RPC的凝结硬化过程，加入部分水化水泥基材料(PHCM)，能促进水泥水化，增加CSH生成量，使RPC具有较高的早期强度[54]。

　　由于胶凝材料(水泥和硅灰)表面特性不同，可选择多种减水剂进行耦合使用，其效果更好[55]。在UHPC配合比设计中采用修正的安德烈亚森颗粒密实模型，可以降低胶凝材料的用量，如养护28d后，仍有很多水泥没有水化，则可采用一些便宜的材料来替代，如石粉[56]。文献[57]中提高RPC的硅灰含量，使配制的RPC强度得到提高的同时，其表观密度降低到1900kg?m-3。

　　高温可促进水泥、硅灰和石英粉的化学反应，当温度达到250℃时，RPC中出现硬硅钙石。随着养护温度的增加，CSH平均链长增加[8687]。碱激发水泥RPC(ARPC)在抗压强度相同情况下，具有更高的抗弯性能、断裂能以及与钢筋的粘结性能;由于ARPC的CaO/SiO2较低，其纳米的孔结构有利于水分的逸出，内部孔压力较低，因此具有更好的抗火性能[8889]。常州UHPC超高性能混凝土厂家

　　3.2纤维增强增韧机理

　　研究结果表明，未掺入钢纤维的UHPC，在进行受压试验时由于内部积聚的能量太大而呈现性破坏，表现出较普通混凝土和高强混凝土更大的脆性。因此，UHPC一般掺有纤维，故它也可视为基体与纤维的复合材料。纤维主要以细钢纤维为主，直径较小，为0.20～0.22mm，长细比较大，为55～70，而UHPC基体的胶凝粒径小，因而它与基材间的粘结滑移、纤维的拉拔、纤维桥接和裂缝的偏转作用以及对混凝土材性的增强机理都有其自身的特性。为此，对纤维的增强增韧机理开展了大量的研究。

　目前混凝土抗拉强度主要的测试方法有轴拉试验、劈裂试验和抗折试验3种。由于混凝土材料的抗压强度高，抗拉强度低，且抗拉强度测试难度较大，在结构中发挥的作用较小，因此抗拉强度的测试并没有得到重视，各种测试结果之间的关系以及工程中的应用标准还不统一。虽然UHPC的拉压比与普通混凝土的拉压比相差不大，但是其抗拉强度绝对值已达到10MPa或更高，在结构受力中能发挥一定的作用，因此，UHPC的抗拉强度研究受到了重视。

    UHPC的抗拉强度测试方法，基本沿用了普通混凝土的3种测试方法，研究结果表明，同普通混凝土一样，UHPC测得的抗拉强度从高到低依次为轴拉强度、劈拉强度以及弯拉强度，但是对于各种测试结果之间的比值量化关系，目前为止还没有公认的定论。常州UHPC超高性能混凝土厂家

　　4.2体积稳定性

　　收缩、徐变等体积稳定性是RPC长期性能研究的主要内容[1213，122124]。研究结果表明：由于孔隙致密，采用蒸汽养护的RPC收缩和徐变均减小，收缩的速度较普通混凝土快，在24h内可完成总收缩量的1/2，这有利于预应力RPC构件工厂化生产时生产效率的提高;随着水灰比和高效减水剂掺量的增加，RPC收缩增大[125]。对于温度20℃、相对湿度50%下养护的RPC，标准试件(75mm×75mm×280mm)1d的总收缩为377×10-6，7d的总收缩为488×10-6，其早期收缩占总收缩的77%;与标准试件相比，小试件(25mm×25mm×280mm)的总收缩较大[126]。

     UHPC立方体抗拉强度在200℃时开始下降，在200℃～300℃之间时增加，温度超过300℃后又开始下降。当温度低于600℃时，UHPC立方体抗拉强度随着纤维掺量的增加而增加，但是当温度高于600℃时，UHPC立方体抗拉强度随着纤维掺量的增加而降低。在火灾环境下，UHPC抗拉强度降低速度比其抗压强度快，UHPC强度降低速度和质量损失率低于普通混凝土和高性能混凝土[143145]。在UHPC中复掺钢纤维和聚丙烯纤维，聚丙烯纤维在高温下融化后，为蒸汽提供逸出通道，提高了UHPC的抗火性能，但是其效果不如高强混凝土和高性能混凝土[146]。

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