10月-超高性能混凝土制备、性能及应用讲课资料
《高性能混凝土简介》课件
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REPORTING
运输工艺
总结词
运输工艺是连接搅拌工艺和浇注工艺的重要环节，需要保证混凝土在运输过程中 的质量稳定。
详细描述
在运输工艺中，需要选择合适的运输工具，控制运输时间和温度，避免混凝土出 现离析、泌水和硬化等质量问题。同时，还需要根据实际情况调整运输路线和运 输方式，以提高运输效率。
浇注与养护工艺
总结词
浇注与养护工艺是高性能混凝土生产中的最后环节，对混凝土的性能和使用寿命具有重 要影响。
外加剂的选择和使用应充分考虑其对混凝土其他组分的影响，以及对外界环境的影 响。
PART 03
高性能混凝土的生产工艺
REPORTING
搅拌工艺
总结词
搅拌工艺是高性能混凝土生产中的重要环节，直接影响混凝土的质量和性能。
详细描述
在搅拌工艺中，需要选择合适的搅拌设备，控制搅拌时间和投料顺序，确保混 凝土充分混合均匀，无离析现象。同时，还需要根据不同的混凝土配方和性能 要求，调整搅拌工艺参数，以满足生产需求。
案例二：某高层建筑项目
总结词
高层建筑的结构安全性和抗震性能得 到优化
详细描述
在高层建筑项目中，高性能混凝土的 应用提高了结构的强度和刚度，增强 了建筑物的抗震性能。通过合理的结 构设计，有效降低了风荷载和地震对 高层建筑的影响。
案例三：某大坝工程
总结词
大坝工程的抗冲刷和耐磨性能得到显著提高
详细描述
产生不利影响。
掺合料
掺合料是为了改善混凝土的性能 而加入的矿物材料。
超高性能混凝土UHPC力学性能及应用介绍
超高性能混凝土UHPC力学性能及应用介绍摘要：目前，我国的科学技术发展十分迅速，介绍了超高性能混凝土(UHPC)的研究背景和发展历程，UHPC在国内外的实际工程应用。
对超高性能混凝土的配制原理、材料性能以及制备工艺进行概述，简单介绍了在UHPC领域进行的尝试和探索，并针对现阶段UHPC应用的局限性，提出了一些建设性的方案，最后对UHPC的发展前景进行了展望。
关键词：UHPC；制备工艺；工程应用；材料特性1 UHPC的发展历程超高性能混凝土（UltraHighPerformanceConcrete,UHPC）是一种新型的水泥基材料。
其原材料主要由水泥、超细颗粒、细骨料、纤维和高效减水剂组成。
通过掺加超细活性颗粒和高效减水剂，达到提高材料密实性和低水胶比的目的，从而改善混凝土材料的性能。
对新型水泥基材料的研究可以追溯到上个世纪，早在70年代，通过使用超细磨水泥以及真空搅拌技术制造出低空隙率，抗压强度达到240MPa的水泥石。
2 制备UHPC的材料及工艺2.1原材料及配合比设计配合比设计见表1，本实验设计两种UHPC基体:A、B组为同一灰色基体，D组为白色基体。
灰色基体分别添加2.5%、5%体积掺量钢纤维，白色基体添加3%体积掺量耐碱玻璃纤维，制作三种等级的UHPC。
A、B组所用原材料分别为525#普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、天然河砂(≦2.36mm)、镀铜微丝钢纤维(长度在12－14mm之间，直径在0.15－0.20mm之间，抗拉强度大于2850MPa)。
D组所用原材料分别为525#白水泥、硅灰、磨细石英粉、石英砂(≦2.36mm)、耐碱玻璃纤维(长度12mm，长径比58，单丝直径14－19μm，抗拉强度1700MPa，弹性模量72GPa)。
三组减水剂均为聚羧酸型高效减水剂，减水率大于30%。
表1 配合比设计2.2 UHPC制备工艺2.2.1搅拌UHPC的搅拌需要注意的问题是如何保证钢纤维的均匀分布，搅拌或投料方法不当会导致纤维结团，影响UHPC的生产。
超高性能混凝土的制备及性能研究
超高性能混凝土的制备及性能研究超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高耐久性、高抗裂性、优异的耐磨性和抗冲击性等优点。
它是由水泥、细粉、石英粉、粘土、钢纤维、化学添加剂等原材料组成，经过高强度的机械搅拌和高温蒸养而成。
本文将从UHPC的制备方法、性能研究和应用前景三个方面进行详细介绍。
一、制备方法UHPC的制备方法主要包括干拌法和湿拌法两种。
1. 干拌法干拌法是将所有原材料进行混合，然后在高温高压下进行压缩成型。
其中，水泥和细粉的比例一般在1:1左右，钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%，化学添加剂的掺量根据具体情况而定。
混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合均匀。
在进行压缩成型时，需要使用高压机器进行加压，压力一般在200MPa以上，温度一般在180℃左右。
2. 湿拌法湿拌法是将水和其他原材料混合，然后进行机械搅拌。
其中，水泥和细粉的比例一般在1:1左右，钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%，化学添加剂的掺量根据具体情况而定。
混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合均匀。
在搅拌过程中，还需要不断添加水，以确保混合物的流动性。
最终，将混合物倒入模具中进行成型，然后进行养护。
二、性能研究UHPC的性能研究主要包括强度、耐久性、抗裂性、耐磨性和抗冲击性等方面。
1. 强度UHPC的强度非常高，一般达到150MPa以上。
这是由于其原材料的选择和制备方法的特殊性所决定的。
UHPC中的水泥和细粉具有高度活性，可以充分反应，形成无数的晶体，从而提高混凝土的强度。
此外，UHPC中掺入钢纤维也可以有效地提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。
2. 耐久性UHPC具有优异的耐久性，主要表现在以下几个方面。
首先，UHPC 中掺入了化学添加剂，可以有效地抑制混凝土的龟裂和开裂，从而提高其耐久性。
其次，UHPC中的钢纤维可以有效地防止混凝土的裂缝扩展和脆性破坏，从而提高其耐久性。
高强高性能混凝土课件
目录 CONTENTS
• 高强高性能混凝土概述 • 高强高性能混凝土的组成材料 • 高强高性能混凝土的配合比设计 • 高强高性能混凝土的生产与施工 • 高强高性能混凝土的性能评价与检测 • 高强高性能混凝土的工程应用实例
01
高强高性能混凝土概述
定义与特性
定义
高强高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性和优良工作性的混凝土，其抗 压强度一般不低于C60。
地铁工程
总结词
地铁工程中大量使用高强高性能混凝土，能够满足地 铁工程对混凝土强度、耐久性和稳定性等方面的要求 。
详细描述
地铁工程是城市交通的重要组成部分，其地下结构需 要承受较大的水压力和土压力，同时面临复杂的地下 环境条件。高强高性能混凝土具有高强度、高耐久性 、低收缩等特点，能够满足地铁工程对混凝土强度、 耐久性和稳定性等方面的要求。在地铁工程建设中， 采用高强高性能混凝土可以提高结构的承载力和耐久 性，减少维修和养护成本，保证地铁工程的安全性和 稳定性。
其他工程应用
总结词
除了大型桥梁工程、高层建筑和地铁工程外，高强高性能混凝土还广泛应用于其他工程 领域。
详细描述
高强高性能混凝土因其优异的力学性能和耐久性而受到广泛欢迎，除了大型桥梁工程、 高层建筑和地铁工程外，还广泛应用于其他工程领域，如核电站、水坝、港口码头等。 在这些工程领域中，高强高性能混凝土能够提高结构的承载力和耐久性，降低工程成本
生产设备
生产高强高性能混凝土所需的设 备主要包括搅拌机、运输车、泵 送设备等，这些设备需满足高效 率、高精度和稳定性的要求。
施工方法与要点
施工方法
高强高性能混凝土的施工方法主要包 括浇筑、振捣和养护等步骤，需根据 工程实际情况选择合适的施工方法。
最新高性能商品混凝土制备、性能与应用技术-新.PPT
• 低用水量法则 • 系指在满足工作性条件下尽量减少用水
量。混凝土高拌和水量的后果是：抗压 和抗折强度降低、吸水率和渗透性增大、 水密性降低、干缩裂缝出现的几率加大、 骨料与水泥石界面粘结力和钢筋与砼界 面握裹力减小、混凝土干湿体积变化率 加大和抗风化能力降低。为解决HPC用 水量应≯160kg/m3。
高性能商品混凝土制备、性能与应用技术
秦鸿根教授级高工
东南大学江苏省土木工程材料重点实验室 二00九年十一月
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主要内容：
◆高性能商品砼制备要求 ◆高性能商品砼原材料质量 ◆ 高性能商品砼配合比设计 ◆ 高性能商品砼优化与调整原则 ◆高性能商品砼施工技术 ◆砼外加剂与水泥的适应性 ◆水泥的性能与应用中的有关问题 ◆高性能粉煤灰砼性能研究实例
2、对商品砼强度的要求
• 中低强混凝土：C20～ C50
• 高强混凝土：C60～C80
• 配制强度 fcu ,t fcu ,k1.645 0
• 7d与28d抗压强度关系一般相差10MPa左右，
要求7d抗压强度为28d抗压强度0.85~0.9倍。
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二、耐久性为主的HPC配合比设计法则
• 高耐久性混凝土首要条件是抗裂性好和 体积稳定性好。其特点是低渗透性（包 括水密性和抗化学侵蚀性）、无龟裂， 内部结构的自愈性和长期强度缓慢持续 发展。
• 以耐久性为主的HPC配合比设计应综合 采用如下法则：
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超高性能混凝土（UHPC）的性能和应用简述
超高性能混凝土（UHPC）的性能和应用简述1、超高性能混凝土（UHPC）定义与发展历程超高性能混凝土（Ultra-HighPerformance Concrete，简称UHPC），因为一般需掺入钢纤维或高强聚合物纤维，也被称作超高性能纤维增强混凝土（Ultra-HighPerformance Fibre Reinforced Concrete，简称UHPFRC）。
UHPC不同于传统的高强混凝土（HSC）和钢纤维混凝土（SFRC），也不是传统意义“高性能混凝土（HPC）”的高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料。
1999年清华大学覃维祖教授等发表文章《一种超高性能混凝土——活性粉末混凝土》最早介绍了UHPC，至今在中国仍然较多地使用“活性粉末混凝土（简称RPC）”名称。
RPC是法国一个公司的专利产品名称，宣传介绍较多而广为人知。
1994年法国学者DeLarrard等将这类新材料称作UHPC，由于UHPC或UHPFRC名称没有商业色彩，且能更好表达这种水泥基材料或混凝土的优越性能，逐步被广泛接受和采用。
UHPC较有代表性的定义或需要具备的特性如下：· 是一种组成材料颗粒的级配达到最佳的水泥基复合材料；· 水胶比小于0.25，含有较高比例的微细短钢纤维增强材料；· 抗压强度不低于150MPa；具有受拉状态的韧性，开裂后仍保持抗拉强度不低于5MPa（法国要求7MPa）；· 内部具有不连通孔结构，有很高抵抗气、液体浸入的能力，与传统混凝土和高性能混凝土（HPC）相比，耐久性可大幅度提高。
UHPC属于现代先进材料，创新了水泥基材料（混凝土或砂浆）与纤维、钢材（钢筋或高强预应力钢筋）的复合模式，大幅度提高了纤维和钢筋在混凝土中的强度利用效率，使水泥基结构材料的全面性能发生了跨越式进步。
使用UHPC可以建造轻质高强和高韧性的结构，彻底改变混凝土结构“肥梁胖柱”状态；其结构所拥有的耐久性和工作寿命，远远超越钢、铝、塑料等其它所有结构材料。
高性能混凝土知识讲座-PPT
硅灰的扫描电子显微照片
微硅灰的扫描电子显微照片 （颗粒粒径小于1μm，平均粒M径i为cr0o.15sμimlic）a Grains
3、化学外加剂
•外加剂定义 •常用外加剂类型 •高效减水剂 •引气剂
a.外加剂定义
能显著改善拌合物或硬化混凝土某些性能的物质。
b.常用外加剂类型
提高混凝土拌和物流动性的外加剂，主要是减水剂。 调节混凝土凝结时间的外加剂，有速凝剂、缓凝剂、早强剂。 调节混凝土含气量的外加剂，有引气剂、消泡剂。 改善混凝土某些特殊性能的外加剂，如膨胀剂、阻锈剂、
粉煤灰 主要成分为空球形颗粒，直径通常为5～90μm 。
粉煤灰颗粒扫描电子显微照片
粉煤灰颗粒空心微珠的扫描电子显微照片
硅灰
多为微细球体，平均直径小于0.1μm，因为能够 填充水泥颗粒之间的空隙（1～50μm）。硅灰在混 凝土中更多的是用作粉体掺合料，用于提高混凝 土的抗渗性和抗压强度。掺用硅灰时通常还同时 掺入高效减水剂，以此来弥补硅灰的高比表面积 引起需水量增加。
防水剂、抗冻剂、养护剂。
c.高效减水剂
在用水量不变的情况下，可显著增加拌合物流动性的 外加剂。
•减水机理
加入减水剂，就会使水泥颗粒表面带上相同 的电荷，在电性斥力作用下，使水泥颗粒分散， 把被包裹的水释放出来，从而起到显著地减水 作用。
a
b
减水剂对水泥颗粒的分散作用
a. 水泥颗粒间减水剂定向排列产生电性斥力
a）搅拌
b）凝结
c）硬化
硅酸盐水泥的水化过程示意图
（1）
பைடு நூலகம்
（2）
水泥水化的电子显微照片
（1）水化硅酸钙纤维和毛细管孔隙 （2）放大后的水化硅酸钙纤维
超高性能混凝土的制备技术及实际应用
超高性能混凝土的制备技术及实际应用一、引言超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）是一种具有高强度、高耐久性、高韧性以及优异的耐久性的新型材料，其综合性能远优于传统混凝土。
近年来，由于其出色的性能表现，UHPC 在桥梁、高层建筑、水利水电、隧道、机场跑道等领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨UHPC的制备技术及实际应用。
二、UHPC的制备技术1. 原材料的选择UHPC的原材料主要包括水泥、细集料、粉状材料、化学外加剂以及纤维等。
水泥一般采用高性能粉煤灰水泥、硅酸盐水泥等，细集料采用石英砂、石英粉等。
粉状材料一般采用铜渣粉、硅灰石粉等。
化学外加剂主要有高效减水剂、增强剂、膨胀剂、延缓剂等。
纤维一般采用金属纤维、聚丙烯纤维等。
2. 配合比设计UHPC的配合比设计是制备UHPC的关键步骤之一。
一般来说，UHPC的配合比设计要考虑到原材料的物理化学性质以及UHPC的应用要求，以保证UHPC的性能表现。
3. 搅拌工艺UHPC的搅拌工艺是制备UHPC的关键步骤之一。
一般来说，UHPC 的搅拌工艺要求搅拌时间长、搅拌速度快、搅拌强度大、温度控制在适宜的范围内等，以确保UHPC的质量。
4. 养护工艺UHPC的养护工艺是制备UHPC的关键步骤之一。
一般来说，UHPC 的养护工艺要求养护时间长、养护温度适宜、养护湿度恰当等，以确保UHPC的性能表现。
三、UHPC的实际应用1. 桥梁UHPC具有高强度、高耐久性、高韧性以及优异的耐久性等特点，因此在桥梁领域得到了广泛应用。
比如，法国的米勒大桥、德国的吕根桥、日本的多摩川桥等都采用了UHPC。
2. 高层建筑UHPC具有高强度、高耐久性等特点，因此在高层建筑领域得到了广泛应用。
比如，新加坡的玛丽亚湾金融中心、美国的芝加哥威利斯大厦等都采用了UHPC。
3. 水利水电UHPC具有高强度、高耐久性、高韧性等特点，因此在水利水电领域得到了广泛应用。
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缺点：需要辊压或挤压成型；材料对水敏感，水分侵入后，体积膨胀， 强度下降。
一、概述
2、发展历程
高致密水泥基材料（DSP），采用高效减水剂和硅灰，掺加超硬度骨料 ，用充分分散的超细颗粒硅灰（0.5nm~0.5μm）填充在水泥颗粒堆积体系（ 0.5~100μm）的空隙中，实现颗粒堆积致密化，同时采用压制密实成型工艺 （强制式拌合，高频振捣和振动加压成型），可通过添加纤维增加韧性。
缺点：工作性差、易开裂、造价高、内部干燥产生的自收缩很大，以至 于净浆浆体会自行开裂。
一、概述
2、发展历程
DSP理论奠定了UHPC的理论基础
第一个DSP体系UHPC的组成和强度发展
水泥净浆、超塑化水泥净浆和 DSP体系的密实度图解
超细颗粒硅灰填充在水泥颗粒之间的空隙中，提高了固体颗粒堆积密实度 ，并在高效减水剂的作用下，使DSP浆体的水胶比降低到0.15~0.19水平。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
普通混凝土 20～50 4～8 30～40 1.1 10 ＞1000 4.0
高性能混凝土 50～100 6～10 30～40 0.6 2 900 2.8
UHPC 120～200
10～60 30～60
0.02 0 7 1.3
一、概述
3、配制与性能
UHPC渗透性、耐久性平均指标，以及与HPC、OC对比
典型的钢纤维长13mm，直径0.15mm，最大掺量2.5%。
3d强度： 90 ℃热水养护200MPa；400 ℃养护800MPa。
一、概述
2、发展历程
密实增强复合材料（CRC） 丹麦研究人员Bache在DSP材料的基础上，采用长6mm，直径0.15mm ，掺量5-10%的钢纤维，同时配以钢筋制备而成。 缺点：钢纤维掺量高，成本大大增加，适用于有特殊要求的结构，如： 抗冲击性能或很高的力学性能等。
一、概述
4、标准规范
（1）法国 2002 年 ， 发 布 了 第 一 部 UHPC 设 计 指 南 《 Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete - Interim Recommendations 超高性能纤 维增强型混凝土临时建议》，并于2013年发布修订版 建议。由于缺少相应设计方法，这部“准标准”也被 法国以外地区广泛采用。
超高性能混凝土制备、性能及应用
目录
概述 配制技术 力学性能 耐久性能 微观结构 工程应用 发展趋势
一、概述
1、定义
是一种组成材料颗粒的级配达到最佳的水泥基复合材料； 水胶比<0.25，含有较高比例的微细短钢纤维增强材料； 抗压强度≥150MPa，具有受拉状态的韧性，开裂后仍保持抗拉强度不低 于5MPa（法国规定7MPa）； 内部具有不连通孔结构，有很高抵抗气、液体侵入的能力，与传统混凝 土和高性能混凝土相比，耐久性可大幅度提高。
一、概述
2、发展历程
活性粉末混凝土（RPC） 1993年，法国皮埃尔·理查德研究小组通过模仿“DSP材料”，按 照最紧密堆积理论，剔除粗集料，使用最大粒径约为0.6mm的石英砂作 为集料，掺入适量钢短纤维和活性掺合料，配以成型施压、热处理养护 等制备方法，成功地研制出了高韧性、高强度、耐久性优良和体积稳定 性好的活性粉末混凝土RPC。
灌浆纤维混凝土（SIFCON） 在模板内先放置钢纤维，然后在纤维空隙灌注水泥砂浆，纤维掺量达到 12-13% ， 几 乎 10 倍 于 普 通 钢 纤 维 混 凝 土 。 抗 压 强 度 、 抗 拉 强 度 可 以 达 到 120MPa和40MPa，可用于道路面板及其维修。 优点：破坏时具有很高的应变； 缺点：纤维分布不均匀，难以使钢纤维形成三维堆积。
钢筋增强UHPC—CRC的抗弯承载能力接 近钢梁承载力水平，抗弯行为相似。
一、概述
3、配制与性能
HPC、UHPC、钢筋增强UHPC和高韧性钢材的性能对比
性能 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 弹性模量/GPa 氯离子扩散系数（10-12m2·s-1） 碳化深度（mm） 冻融脱落（g·m-2）
磨耗系数
一、概述
2、发展历程
20世纪70年代高效减水剂的开发和90年代优质活性矿物细粉、超细粉（ 硅灰、沸石粉等）的应用，使水胶比降低，混凝土结构密实，强度大大提高。
水泥材料高强化发展的两个模型：
宏观无缺陷水泥基材料（MDF），1979年英国化学公司和牛津大学研 制成功MDF，抗压强度高达300MPa，抗弯强度150MPa，弹模50GPa，配比 及工艺如下：
一、概述
3、配制与性能
RPC典型组成、配合比和性能
一、概述
3、配制与性能
抗压性能
OC/HSC-普通/高强混凝土
传统混凝土与UHPC的抗压强度范围
UHPC单轴压缩应力、应变曲线
一、概述
3、配制与性能
抗拉性能
FRC/HSFRC-普通/高强纤维混凝土 ，ECC-高延性水泥基复合材料
UHPC单轴拉伸应力、应变曲线
一、概述
2、发展历程
1999年清华大学覃维祖教授最早将RPC引入中国。 近年来，北京交通大学、湖南大学、东南大学等高等院校相继开 展研究，取得了系列成果。 经过35年发展，UHPC到了一个可以实际应用的水平，其抗压强 度150~200MPa，几乎等同于钢材，抗拉强度可超过15MPa，弯曲抗 拉强度达到50MPa，并且在普通养护条件也可制备出满足性能要求的 UHPC，并在高铁电缆槽盖板、桥梁、高层建筑、海洋工程等结构中开 始得到应用。
“活性粉末混凝土”（RPC，Reactive Powder Concrete）， 是法国 Bouygues建筑公司的一项专利产品，因广泛传播引起关注，RPC一度成为超 高性能混凝土的代名词。而“UHPC”名称能更好地表达这种水泥基材料或混 凝土在全面性能上的跨越式进步，逐步被广泛接受和采用。
商品化的UHPC产品均为专利配方产品，有独立的名称或商标，如：丹麦 的Densit ® ，法国的RPC ® 、Ductal®、BSI ® 、CEMTEC ® 、BCV ®等等。