UHPC与普通混凝土或高性能混凝土有什么不同？
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)，是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料。它的基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性，不使用粗骨料，使材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝)减到最少，以获得超高强度与高耐久性。
钢龙骨水泥砂浆塑造工艺(简称为水泥直塑)在主题公园甚至景观行业都占有很大的比例，广泛应用于世界是大部分的公园项目如：迪斯尼、环球影城等等。该技术特别适合于户外带有特定主题文化的硬质环境氛围实施。该工艺在上实际80年代进入中国，但到目前为止一直没有形成一种体系与固定模式，本次科研研究目的就是将国内几十年经验沉淀进行梳理、归纳总结，形成一种行业标准与规范。
在国外这类工艺称为肢体水泥灰浆 Themed cement plaster(TCP)是一种热固性塑形复合材料。
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)。
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。
超高性能混凝土UHPC(钢纤维)基本组成
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kg/m3 |
重量百分含量% |
|
水泥 |
700-1010 |
27.0-38.0 |
|
硅灰 |
230-320 |
8.5-9.5 |
|
磨细石英砂 |
0-230 |
0.0-8.0 |
|
细砂 |
760-1050 |
39.0-41.0 |
|
金属纤维 |
150-190 |
5.5-8.0 |
|
高效减水剂 |
15-25 |
0.5-1.0 |
|
水 |
155-210 |
5.5-8.0 |
|
水/胶凝材料比 |
0.14-0.27 |
-- |
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
|
|
普通混凝土NSC |
高性能混凝土HPC |
超高性能混凝土UHPC |
|
抗压强度(MPa) |
20-40 |
40-96 |
120-180 |
|
水胶比 |
0.40-0.70 |
0.24-0.35 |
0.14-0.27 |
|
圆柱劈裂抗拉强度(MPa) |
2.5-2.8 |
-- |
4.5-24 |
|
最大骨料粒径(mm) |
19-25 |
9.5-13 |
0.4-0.6 |
|
孔隙率 |
20-25% |
10-15% |
2-6% |
|
孔尺寸(mm) |
-- |
-- |
0.000015 |
|
韧性 |
-- |
-- |
比NSC大250倍 |
|
断裂能(kN·m/m) |
0.1-15 |
-- |
10-40 |
|
弹性模量(GPa) |
14-41 |
31-55 |
37-55 |
|
断裂模量(第一条裂缝)(MPa) |
2.8-4.1 |
5.5-8.3 |
7.5-15 |
|
极限抗弯强度(MPa) |
|
|
18-35 |
|
透气性k(24小时40C)(mm) |
3x10 |
0 |
0 |
|
吸水率 |
<10% |
<6% |
<5% |
|
氯离子扩散系数(稳定状态扩散)(mm2/s) |
-- |
-- |
<2x10e-12 |
|
二氧化碳/硫酸盐渗透 |
-- |
-- |
-- |
|
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>1 |
表面剥蚀量0.08 |
表面剥蚀量0.01 |
|
泊松比 |
0.11-0.21 |
-- |
0.19-0.24 |
|
徐变系数，Cu |
2.35 |
1.6-1.9 |
0.2-1.2 |
|
收缩 |
-- |
-- |
-- |
|
流动性(工作性)(mm) |
测量坍落度 |
测量坍落度 |
测量坍落度 |
|
含气量 |
4-8% |
2-4% |
2-4% |
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