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聯(lián)系(微信同號) 超高性能混凝土有明確的定義嗎?
是的,而且比較清楚,但還沒有形成國際統(tǒng)一的定義。超高性能混凝土(UHPC),由于一般需要摻入短切鋼纖維或聚合物纖維,也稱為超高性能纖維增強混凝土(簡稱UHPFRC)。 )。 UHPC不同于傳統(tǒng)的高強混凝土(HSC)和鋼纖維混凝土(SFRC),它不是傳統(tǒng)“高性能混凝土(HPC)”的高強,而是一種新型的水泥基結(jié)構(gòu)工程具有明確性能指標(biāo)的材料。代表性的定義和要求的特性如下:
● 是組成材料顆粒級配星聚的水泥基復(fù)合材料;
● 水膠比小于0.25,含有較高比例的短鋼纖維增強材料;
● 抗壓強度不小于150MPa;具有抗拉韌性,開裂后抗拉強度不小于5MPa(法國要求7MPa);
● 內(nèi)部為非連通孔結(jié)構(gòu),具有較高的耐氣液浸漬能力。與傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土(HPC)相比,其耐久性能大大提高。
提問者
超高性能混凝土和活性粉末混凝土有什么區(qū)別?
活性粉末混凝土 (RPC) 是 UHPC 中的產(chǎn)品名稱。
商業(yè)化生產(chǎn)的UHPC產(chǎn)品都是擁有自己名稱或商標(biāo)的專利配方產(chǎn)品。早的 UHPC 專利是由丹麥 H.H. Bache 于 1979 年申請的。 1980 年代,他的公司注冊了一個商業(yè)產(chǎn)品商標(biāo) Densit®,該商標(biāo)仍由 Densit 使用和銷售。到1990年代,法國出現(xiàn)了許多UHPC產(chǎn)品品牌,包括RPC、Ductal、BSI、CEMTEC、BCV等,其中Ductal®是拉法基的產(chǎn)品商標(biāo),RPC是布依格的產(chǎn)品名稱。
RPC相關(guān)的研發(fā)、性能介紹和宣傳有很多,**度比較高。 1999年清華大學(xué)秦維祖教授等發(fā)表了《一種超高性能混凝土-活性粉末混凝土》一文。他首先以“反應(yīng)性粉末混凝土(RPC)”的名義介紹了UHPC,并與研究生曹峰進(jìn)行了實驗研究,以達(dá)到相同的RPC力學(xué)性能;北京科技大學(xué)劉娟紅教授、北京建筑大學(xué)宋少民教授在2013年出版的《活性粉末混凝土》中介紹了國內(nèi)外相關(guān)研究成果; 2015年我國發(fā)布了RPC**標(biāo)準(zhǔn)《活性粉末混凝土》(GB/T 31387-2015)。目前,RPC在國內(nèi)也與UHPC并行使用。
1994年,法國學(xué)者De Larrard等人將這種新材料稱為UHPC(Ultra High Performance Concrete)。由于名稱沒有商業(yè)色彩,更能表達(dá)這種水泥基材料或混凝土的**性能,因此逐漸被廣泛接受和采用。其中,“超高性能”表示混凝土(或水泥基復(fù)合材料)同時具有“超高強度”、“高韌性”、“高耐久性”等優(yōu)良性能特點,內(nèi)涵“高性能混凝土(HPC)”的范圍不同。因此,UHPC不是HPC的延伸或高強度,而是一種具有新的本構(gòu)關(guān)系和結(jié)構(gòu)壽命的水泥基工程材料。
提問者
超高性能混凝土是混凝土還是砂漿?
傳統(tǒng)上,混凝土和砂漿按骨料粒徑劃分。如果骨料尺寸超過5mm(或4.75mm),則含有粗骨料,即混凝土,否則為砂漿。有些UHPC使用粗骨料,有些不使用粗骨料,所以UHPC可以是混凝土或砂漿。但是從廣義上講,骨料(也譯為骨料),在我國一般稱為混凝土骨料,可以是各種纖維,例如加氣混凝土中的氣泡,除了粗骨料和細(xì)骨料等如沙子和礫石。所以稱砂漿混凝土沒有錯。
早的UHPC(Denish Densit®)骨料粒徑為16mm。法國在開發(fā)RPC時曾提出,為了提高物料的均質(zhì)性,不使用粗集料,使用的細(xì)集料粒徑小于0.6mm。但是,使用粗骨料的UHPC在某些方面具有更好的性能,如收縮小、耐磨性好等,混合均勻性也更好。在目前使用的UHPC中,骨料粒徑多為2mm~8mm。 UHPC合適的骨料粒徑應(yīng)根據(jù)UHPC用途、成本或特殊性能要求確定。
提問者
超高性能混凝土有哪些性能特點?
UHPC的性能特點可以概括為“超高強度、高韌性、高耐久性”。
“超高強度”是指UHPC可以實現(xiàn)水泥基材料強度(抗壓、抗拉、抗彎、抗剪、抗沖擊等)的跨越式提升。更重要的是,UHPC可以**利用鋼纖維的強度與其膠凝材料膏體緊密結(jié)合,實現(xiàn)拉伸“應(yīng)變硬化”行為(如圖1所示,類似于鋼的“屈服”),并具有變形能力大;鋼纖維體積為1%~2%的UHPC即可進(jìn)入韌性材料行列(見表1,斷裂能大于1000N/m的材料歸為韌性材料)。 UHPC可大大提高混凝土中鋼筋的強度利用效率,形成與混凝土、鋼纖維、鋼筋更加協(xié)調(diào)的鋼-混凝土復(fù)合新模式,實現(xiàn)了混凝土的輕質(zhì)、高強、高韌。混凝土結(jié)構(gòu)。此外,還可以制備具有**耐磨性、抗沖擊性、防爆性和耐高溫性的UHPC。
在無裂紋狀態(tài)下,UHPC的氣液滲透率很低;并且在高應(yīng)變和微裂紋狀態(tài)下,UHPC的滲透性也可以保持在很低的水平,微裂紋也具有良好的自愈性,因此UHPC結(jié)構(gòu)具有高耐久性的潛力,至今已通過15年的嚴(yán)酷環(huán)境暴露試驗證實。 UHPC 的耐用性和耐候性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他結(jié)構(gòu)工程材料(鋼、鋁、塑料等)。
提問者
超高性能混凝土的強度是否比鋼材高?
不是。UHPC是一種纖維增強增韌水泥基復(fù)合材料,可以用鋼筋進(jìn)一步增強。與其他材料相比,需要明確UHPC的強韌化狀態(tài):
● 混凝土材料的抗拉強度與抗壓強度之比(以下簡稱拉壓比)隨著其抗壓強度的增加而幾乎呈線性下降。 C10混凝土的拉壓比約為1/10,C80混凝土的拉壓比可降至1/18左右。 UHPC基體(不摻鋼纖維時)是超高強混凝土,非常脆(由于材料的抗拉/抗壓強度比低,構(gòu)件的延性比很低),不能與堅硬的材料(如鋼)相比。
● 隨著鋼纖維強度的增加,用量的增加,尺寸和形狀的優(yōu)化,基體強度的增加,UHPC成為一種堅韌或高韌性的材料,抗拉強度大大提高(遠(yuǎn)高于其他各種水泥基材料,如圖1所示),但仍比鋼材的抗拉強度低一個數(shù)量級左右(對比見表1)。
● 鋼筋UHPC(又稱CRC、HRUHPC或R-UHPFRC),預(yù)應(yīng)力高強鋼UHPC的抗拉抗彎強度可比傳統(tǒng)高強鋼筋混凝土高2個數(shù)量級,相對接近與高強度鋼相比。強度(參見表 1 和圖 2 進(jìn)行比較)。需要注意的是,UHPC作為復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)要達(dá)到如此高的強度取決于鋼材——鋼纖維和鋼筋的強度。因此,UHPC 的內(nèi)在強度不能超過鋼。
與鋼材相比,UHPC在強度方面沒有優(yōu)勢。它的優(yōu)點主要是與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土或鋼纖維鋼筋混凝土相比,由于表觀密度(體積密度)較低,比強度(強度/質(zhì)量比)和比剛度(剛度/質(zhì)量比)可以達(dá)到和超過鋼的水平(見表1對比),且由于具有一定的應(yīng)變硬化能力,可大大提高構(gòu)件的延展率,適用于輕質(zhì)高強、高韌性結(jié)構(gòu)的建造。
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