超高性能混凝土(UHPC)研究綜述

1、超高性能混凝土(UHPC) -研究綜述，發(fā)表人：金凌志2016.4，教學性質和地位、性質：超高性能混凝土結構研究與應用是研究型選修課。 地位：是提高本科生專業(yè)素養(yǎng)、拓展國際視野、培養(yǎng)科研能力的拓展課程，也是為準備應試研究的學生提供先進學習機會的課程。 前期基礎課程：混凝土結構設計原理和混凝土結構、房屋建筑學、土木工程材料、材料力學、理論力學、結構力學等。課程的學習目的，1了解國家高性能混凝土材料研究的最大地面鋒，適應時代替代能源新材料的需要。 2指導學生本科階段的研究學習，培養(yǎng)學生對科協(xié)研究的興趣，培養(yǎng)科學思維，為未來深入的研究和就業(yè)做準備。 把UHPC當做職業(yè)，理解科研工作需要做什么準備？

2、研究什么內(nèi)容其過程如何4學習尋找參考文獻，熟悉論文寫作。課程學習要求，1實踐為主，積極參加碩士研究生南朝梁剪切結構考試，學習考試方法，理解考試過程，有時間盡量積極參加。 要認真看待UHPC ()的相關內(nèi)容，立即做筆記，掌握材料配方，熟悉試驗參數(shù)，觀察試驗現(xiàn)象，分析試驗結果。 通過學習和參加實驗，完成3000字的實驗報告，編寫科學研究性論文。 課程的主要內(nèi)容是由混凝土：膠凝作用材料(水泥、細骨料(砂)、粗骨料(石)、溶劑(水)和根據(jù)需要配合的化學添加劑組成，膠凝作用材料冷凝硬化后，形成具有一定強度和耐久性的人造石材。 優(yōu)點：相對于其他材料，具有混凝土生產(chǎn)能量低、原料來源寬、工藝簡單、成本低、耐久

3、、防火、適應性強、應用方便等特點。 混凝土顯示，缺點嚴重、脆性大、強度(特別是極限拉伸強度)低、使用范圍窄的低強度混凝土，在滿足相同功能時使用量大，不符合國家節(jié)約消耗的要求。 引言，1，2，引言，高強混凝土的發(fā)展，8 )在2.0世紀9.0年，法國Bouygues在DSP，MDF和鋼纖維混凝土的研究基礎上研制出了RPC。 7、8、高性能混凝土的發(fā)展、引言1、美國國家科學基金會去年投資建立了“高級水泥基科技中心”，美國聯(lián)邦公路局以研究對象，開展了系統(tǒng)研究，進行了1000多件試驗片的測試。 研究內(nèi)容包括調(diào)配技術、強度、耐久性和長期性能等力學性能。 2、法國土木工程學學會在大量研究的基礎上，于2002

4、年制定了超高性能纖維混凝土指南(初稿)。高強混凝土各國的研究進展、引言3、日本土木工程協(xié)會也于2004年制定了相應的設計施工指南(初稿)，于2006年出版英文版。 高強度混凝土各國的研究進展，5、我國從2.0世紀9.0年代開始UHPC的研究，取得了一系列的研究成果，國家標準活性粉末混凝土于2015年2月出版。 4、韓國提出，利用UPHC建設橋梁，將工程成本降低2.0 %，1.0年節(jié)約2.0億美元投資，44%降低二氧化碳排放量，2.0 %降低養(yǎng)護費用。高性能混凝土會議，2004年9月在德意志卡爾塞爾召開的UHPC國際會議上，參加的專門人才將UHPC命名為混凝土材料，是一種新材料，可以認為是下一代

5、水泥化學基建筑材料。 引言在2009年法國馬賽召開的超高性能纖維加固混凝土國際會議上，與會的專門人才UHPFRC低碳環(huán)保和性能優(yōu)異，可以用于建設低碳混凝土結構，在未來得到了很大發(fā)展。高性能混凝土運行情況、UHPC運行情況、UHPC運行不理想的原因、引言自出現(xiàn)以來一直應用于橋梁、建筑、核電源、市政、海洋等工程，但應用發(fā)展遠遠低于預期。以使用最多的橋為例，自1997年第一座UHPC橋加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC橋建成以來，在十三年五載之間全世界也只有多馀的座，以中小搖鏡頭和橫斷橋為主。 在中國，實際工程的應用也極少，以橋梁為例，只有鐵元素道有梁橋的應用，現(xiàn)在道路梁橋正在建設中。 另一

6、方面，相關研究主要集中在發(fā)達國家，這些個國家已經(jīng)完成了大規(guī)模的基礎設施建設，推進了其研究和應用的市場動力不足，而發(fā)展中國家有很大的基礎設施建設需求，但基礎研究的不足和價格很高，影響著其在工程中的應用。高性能混凝土的運用情況、引言、中國研究高性能混凝土的意義：1)今后相當有日子，中國還處于大建設時期，隨著對節(jié)能減排、永續(xù)發(fā)展要求的提高，混凝土性能的要求也越來越高。 2 )推廣應用高性能混凝土，是加強節(jié)能減排，防治大氣污染的有效途徑，有助于提高建筑質量，延長建筑物壽命，提高防災減災能力，推進水泥工業(yè)結構調(diào)整。 3 )中國UHPC技術、混凝土材料和工程結構為世界領先作出了積極貢獻。 1 UHPC制造

7、的基本原理和技術指標、氣孔率的減少、孔結構的優(yōu)化、密度的提高、纖維的混入、UHPC制造的基本原理和主要方法、普通混凝土是多孔質的不均勻材料，孔結構是影響其強度的主要因素，固體混合物粒子系具有的高堆積孔密度是混凝土獲得高強度的關鍵。 1 RPC制備的基本原理和技術指標，RPC獲得超高性能的主要方法是去除粗骨料，將細骨料的最大粒徑限制在300um以下，提高骨料的均勻性。 ()通過優(yōu)化細骨料的傾斜度，使其滲透到整個粒子空間，增大骨料的致密度。 配合硅粉、粉煤灰等超細活性礦物材料，具有良好的微粉充填作用，化學反應降低孔隙率，縮小孔徑，優(yōu)化了內(nèi)部孔隙結構。 ()硬化過程中，通過加壓和熱養(yǎng)護減少化學收縮，

8、使C-S-H轉化為雪硅鈣石，變成硬硅鈣石，改善材料的微觀結構。 ()通過添加短的細鋼纖維，改善材料的延展性。 RPC定義：水泥、礦物、細骨料、高強度微細鋼纖維或有機合成纖維等原料生產(chǎn)的超增強細骨料混凝土，1 RPC制造的基本原理和技術指標，我國國家標準活性粉末混凝土對RPC按力學性能的等級示于表1。 對抗壓強度的要求最低為100，低于法國和日本的抗壓強度150。 1 RPC制造的基本原理和技術指標，制造技術，目的：降低成本，提高性能。 和：材料成分和配合比，材料成分和配合比，材料成分和配合比，一部分和陽性，鋼纖維，級焊接筋網(wǎng)，低陰性，中陰性的耐堿玻璃纖維和高彈性模量的鋼纖維混合存在，最終找到2

9、.1.1鋼纖維的替代品，破壞形態(tài)顯示較大的脆性破壞耐腐蝕超過采用鋼纖維的UHPC，施工容易，成本大幅降低。 一些力學性能在某種程度上得到了改善和提高。材料成分和配合比、制造技術，尋找2.1.2水泥的替代品：1)用水泥代替2)RPC中采用和渣代替水泥和硅灰3 )棕櫚油灰代替的材料4 )用稻殼灰代替5 )選擇多種稻殼灰攪拌注意事項：1)與普通混凝土不同，RPC是用基材細粒徑成分材料的鋼纖維配制而成，在攪拌過程中容易凝聚，影響RPC成形的韌性和材料特性。 2 )也要考慮采用的攪拌設備、混合物的攪拌時間和順序等。 3)RPC澆注時的鋼纖維方向分布對RPC的？等性能的影響。4 )高溫加壓養(yǎng)護是UHPC獲

10、得高性能的重要手段，溫度越高，時間越長，參與反應的硅灰越多，原來如此、內(nèi)部結構也越密。 5 )養(yǎng)生時的壓力也會影響性能。 從、制造技術、混煉和養(yǎng)護技術、超高性能反應歷程、微觀結構、1 )測量的納米力學性能，采用四階段多尺度微觀結構模型，證明了正確計算的剛性、纖維沉積基質界面無缺陷。 2)RPC的密度和強度之間有很高的相關性，但最大密度不表示最高強度，強度左右UHPC的微觀結構和水合階段的性能。 3 )高溫會促進水泥、硅灰與石英粉的化學反應，當溫度達到250時，RPC中會出現(xiàn)硬硅灰石。 隨著養(yǎng)生溫度的增加，-凝膠的平均鏈長增加，堿激發(fā)水泥RPC (堿礦渣水泥系活性粉末混凝土ARPC )在抗壓強度

11、相同的情況下，由于具有更高的抗折性能、破壞性能以及與鐵元素筋的粘接性能的ARPC的CaOSiO2低，因此納米的細孔結構有利于水分的逃逸3.2纖維強化的強化反應歷程、超高性能反應歷程、4 )抗壓強度、鋼纖維也有一定的加強作用，但認為極限配合量為2%，若超過該配合量，抗壓強度不會降低。 在材料性能研究、拉伸、壓縮強度等基本力學性能、強度等力學性能等方面主要研究了壓縮度、極限拉伸強度、韌性、彈性模數(shù)和應力應變曲線、極限應變、泊松比、平均斷裂能、延展性、熱脹冷縮系數(shù)等，其中壓縮強度、極限拉伸強度是UHPC最基本的力學性能. 1 )與普通混凝土一樣，UHPC的抗張強度從高到低依次為軸抗張強度、抗張強度、

12、彎曲強度，但關于各種測試結果間的比率的定量化關系，迄今為止還沒有公認的說法，2 )水泥隨著砂漿比的增大，RPC的抗彎強度、抗壓強度減少RPC的抗彎強度增大，但抗壓強度在水泥比為0.18時，隨著達到最大值的鋼纖維配合量的增大，軸極限拉伸強度、極限拉伸強度和抗彎強度增大，但抗壓強度在鋼纖維配合量時達到最大值。材料性能研究、體積穩(wěn)定性、收縮、漸變等性能，體積穩(wěn)定性收縮、漸變等體積穩(wěn)定性是UHPC長期性能研究的主要內(nèi)容。 研究結果表明，由于孔隙致密，采用蒸汽養(yǎng)護的RPC收縮和漸變減少，收縮速度比普通混凝土快，可以在2.4內(nèi)完成總收縮量的1.2，有利于提高預應力RPC構件工廠化生產(chǎn)時的生產(chǎn)效率，隨著水灰

13、比和高效減水劑摻量的增加，RPC收縮率也隨之增加在溫度2.0、相對大氣濕度5.0下養(yǎng)生的RPC中，標準樣品的早期收縮占全收縮的7.7。 與徐變相對，徐變系數(shù)雖小，但由于材料強度提高，早齡期荷載引起的徐變變形相當大，工程應用應盡量采用晚齡期荷載。 材料的性能研究.耐久性、RPC的耐久性研究，主要集中在除冰鹽的腐蝕、氯元素絡離子的滲透能力、凍融循環(huán)能力等方面1)RPC具有非常致密的精細結構和較強的滲透阻力和優(yōu)良的凍融循環(huán)能力2)UHPC的耐水性優(yōu)于普通混凝土(以滲出的鈣元素為指標)。 3)UHPC具有很高的水密性和治療裂紋的能力，能承受硫酸鹽、氯元素鹽，但不能承受高濃度的硫酸。 還有耐高溫、耐爆耐

14、沖擊、粘接性能等其他優(yōu)良性能。工程應用研究表明，無環(huán)箍時，梁板具有良好的抗沖擊性，沖擊載荷下的南朝梁出現(xiàn)輕微裂縫，發(fā)生延展性彎曲破壞。 基本構件受力性能比普通的南朝梁，UHPC南朝梁具有更好的極限載荷、剛性和抗裂性能，與普通的鐵元素筋相比，采用高強度鐵元素筋的UHPC南朝梁與具有高延展性和高富馀承載力的普通的鋼筋混凝土柱相比，鋼筋RPC柱具有更好的靜力和動力性能， UHPC預制棒結節(jié)點的說唱樂長度較短，可以避免橫向和縱向鐵元素筋的交錯，提高現(xiàn)場施工效率和安全性，工程應用研究、工程研究，美國聯(lián)邦道路局于2001年開始研究RPC在道路基礎設施中的應用的形南朝梁、井架橋面板、橋面板連接件、鐵元素筋和

15、鋼纖維的RPC內(nèi)部及裂RPC南朝梁的抗拉性能和耐久性等基礎試驗研究，目前已成功地將RPC應用于多座橋梁。 日本為了將UHPC應用于國內(nèi)的橋梁施工建設，進行了UHPC的力學性能、耐久性能、濕接縫、干接縫、UHPC與普通混凝土的PBL連接等試驗研究。工程研究、工程應用研究、德意志為建設Grtnerplatz橋進行了一系列驗證性試驗，如UHPC性能和質量控制試驗、橋面板彎曲和抗剪極限承載力試驗、鋼板與UHPC南朝梁接合部的抗摩擦性試驗奧地利進行了UHPC柱試驗研究，其成果是威爾德我國為了建設曹鐵元素道濱柏干水路橋，還開展了UHPC南朝梁的模型試驗研究。未來的研究方向.基體材料的組成、凝固硬化過程和精細結構的研究.纖維強化的反應歷程的微細力學研究.設計和制造技術.材料性的測定方法和指標體系.基于工程應用的研究.創(chuàng)新的應用研究.經(jīng)濟性的研究.標準和規(guī)范的研究，結束語，UHPC從提出到現(xiàn)在有著2.0年的歷史，在理論研究和工程應用方面取得了可喜的進展。 中國許多研究者追隨國際學術的地面鋒，開展了許多UHPC研究