超高性能混凝土UHPC研究综述课件
UHPC与普通混凝土界面黏结性能研究综述
标题：超高性能混凝土与普通混凝土界面抗剪性能试验研究
结果与讨论： 试验结果表明，超高性能混凝土在界面抗剪强度方面表现出显著优势。具体 而言，超高性能混凝土的界面抗剪强度较普通混凝土提高了约30%。此外，超高 性能混凝土在黏结性能和耐久性方面也表现出较好的性能。
标题：超高性能混凝土与普通混凝土界面抗剪性能试验研究
这种界面抗剪性能的提升主要归因于超高性能混凝土的高强度、高韧性以及 良好的耐久性。这些优点使得超高性能混凝土在承受复杂应力作用时，能够更好 地抵抗界面开裂和破坏。
标题：超高性能混凝土与普通混凝土界面抗剪性能试验研究
结论： 本次演示通过室内试验对比研究了超高性能混凝土与普通混凝土的界面抗剪 性能。试验结果表明，超高性能混凝土在界面抗剪强度、黏结性能和耐久性方面 均优于普通混凝土。这些优势主要归因于超高性能混凝土的高强度、高韧性和良 好的耐久性。
基本内容
3、UHPC与普通混凝土界面黏结性能的影响因素及其作用机制影响UHPC与普 通混凝土界面黏结性能的因素很多，主要包括：材料性质、配合比、施工工艺、 养护条件和环境因素等。其中，材料性质是最基本的因素，包括水泥类型、细集 料和粗集料的级配和粒形、掺合料种类和掺量等。
基本内容
配合比对UHPC与普通混凝土界面黏结性能也有重要影响，包括水胶比、砂率、 粗细集料比例等。施工工艺主要包括搅拌、成型和养护方式等，对界面黏结性能 也有较大影响。养护条件包括温度和湿度等，环境因素则包括温度变化、湿度变 化和化学腐蚀等。这些因素的作用机制主要表现在以下几个方面：材料的相互扩 散和化学反应、界面的物理吸附作用、机械咬合作用以及环境因素对界面的侵蚀 作用。
超高性能混凝土(UHPC)研究综述
在不影响 钢纤维分布均匀性的前提下，一般可以提高3.5
％～4％，与钢纤维掺量成正比。 4)对抗压强度，钢纤维也有一定的增强作用，但是 一般认为存在一个界限掺量2%，当超过这个掺量时， 抗压强度不升反降。
超高性能混凝土 UHPC
４.１ 拉、压强度等基本力学性能
４ 材料性能研究
在强度等力学性能等方面主要研究抗压度、抗拉强度、韧性、弹性模量和应 力~应变曲线、 极限应变、泊松比、平均断裂能、延性、热膨胀系数等，其 中抗压强度、抗拉强度是UHPC最基本的力学性能。
等级 Ｒ100 Ｒ120 Ｒ140 抗压强度标 抗折强度／Ｍ 弹性模量／Ｇ 准值／ＭＰａ Ｐａ Ｐa 100 120 140 ≥12 ≥14 ≥18 ≥４０ ≥４０ ≥４０
Ｒ160
Ｒ180
160
180
≥22
≥24
≥４０
≥４０
对抗压强度要求最低为100ＭＰａ，比法国 和日本的抗压强度150ＭＰａ要低。
1）同普通混凝土一样， UHPC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； 2）随砂胶比的增大，RPC的抗折强度、抗压强度 均减小；随水胶比的增大，RPC的抗折强度增大， 但是抗压强度在水胶比为0.18时达到最大值；随钢 纤维掺量的增大，ＲＰＣ的轴拉强度、劈拉强度和 抗折强度均增大， 但是抗压强度在钢纤维掺量２ ％时达到最大值。
10) 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。
超高性能混凝土 UHPC
０引言
高强混凝土各国研究进展
1、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”，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。 2、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）。
超高性能混凝土
概述超高性能混凝土（UHPC）比传统的混凝土提供更高的抗压强度和抗拉强度。
由于UHPC较高的强度、刚度，耐久性,使其便于在桥梁上使用。
然而，一个缺点是，面板和梁的连接区域一般要有一个较厚的截面来确保适当的剪切连接，这使得甲板上的UHPC不能更薄，更轻。
此外，抗剪栓钉剪力连接件嵌入在UHPC板中对强度的影响与传统的混凝土板并不相同。
我们通过15个推测试探讨论一个栓钉剪切连接键嵌入在UHPC面板的情况。
我们测试了相对栓钉的极限强度极其相对滑移，并选择这些测试参数，以证明一个更薄的板的可行性。
我们研究栓钉的长细比，纵横比以及栓钉顶部的覆盖厚度以证实eurocode-4 AASHTO LRFD设计规范中提到的UHPC面板的几何约束的存在。
由试验得出，在不用损失栓钉的剪切强度情况下，其纵横比由4减少到3.1。
覆盖厚度可以50毫米减少到25毫米而不引起在UHPC裂缝厚板.然而，在所有情况下，都没有达到6毫米的延展性需求。
因此，在UHPC板中栓钉剪力连接件设计应按照弹性设计规范。
1.介绍超高性能混凝土（UHPC）是一种先进的由高强度基体和纤维组成的复合材料。
与传统的混凝土相比，它提供了优越的抗压强度（>150 MPa）和拉伸强度（>5 MPa）以及更高的弹性模量（>40 GPA）。
它通常是由波特兰水泥，硅灰，填料，细集料，高效减水剂，水和钢纤维组成。
UHPC正在越来越广泛地应用到各种民用基础设施。
特别是，许多调查发现，由于其较高的强度，刚度和耐久性，它确实适用于桥梁组件，如梁，板和连接节点。
有研究调查了UHPC作为一个面板组件的作用。
saleem等，开发了一个较薄的UHPC板系统以替代一个网格式钢面板。
coreslab 结构公司开发的华夫饼形状的UHPC面板，安装在雪松溪、瓦佩洛县，爱荷华的桥上。
我们研究了结构的表现，并提出了一个设计这个面板系统的包括连接部分的指南。
通过努力，我们开发了由FRP梁顶加上一层UHPC材料进行组合的组合梁。
超高性能混凝土基本性能研究综述
4、研究超高性能混凝土与其他材料的复合应用，以提高其综合性能； 5、加强超高性能混凝土在绿色建筑和可持续发展方面的应用研究。
总之，超高性能混凝土作为一种新型的高性能建筑材料，具有广泛的应用前景 和发展潜力。未来需要不断加强其制备工艺、性能特点、应用领域和发展方向 等方面的研究，以更好地发挥其优势，推动我国工程建设事业的可持续发展。
楼板等部位，提高建筑的抗震性能和承载能力。此外，超高性能混凝土还可应 用于道路工程、水利工程等领域。
四、发展方向
未来，超高性能混凝土的发展将朝着以下几个方向发展： 1、进一步研究和优化原材料的配比，以获得更高的强度和耐久性；
2、研究超高性能混凝土的施工工艺和质量检测方法，以确保其施工质量； 3、研究超高性能混凝土在复杂环境下的性能表现和损伤机理；
超高性能混凝土基本性能研究综述
基本内容
引言：超高性能混凝土（UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有出色的力学 性能、耐久性和可持续性。随着工程建设的不断发展，UHPC在桥梁、高层建筑、 核电站等领域得到了广泛的应用。本次演示旨在系统地综述UHPC的基本性能研 究，
包括特点、优点、制备方法、组成成分等方面，并对比分析各种性能的优劣和 相互作用，为进一步研究和应用提供参考。
4、加强UHPC长期性能监测与评估。在实际工程应用中，UHPC的结构性能会随 着时间的推移而发生变化。因此，应建立完善的长期性能监测与评估体系，及 时发现并解决潜在的安全引言
随着交通量的不断增加，桥梁结构的承载力和耐久性面临着越来越严峻的挑战。 为了提高桥梁结构的性能，各种新型材料和结构形式不断涌现。其中，钢—薄 层超高性能混凝土轻型组合桥面结构作为一种典型的轻质高强组合结构，在桥 梁工程领域备受
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超高性能混凝土(UHPC)研究综述ppt课件
课程学习要求
1 实践为主，积极参与研究生的ＲＰＣ梁抗剪结 构试验，学习试验方法，了解试验过程，有时间 尽量多可能积极参与试验。 ２ 对UHPC的（ＲＰＣ）相关内容要多看资料， 及时做笔记，掌握材料配比，熟悉试验参数，观 察试验现象，分析试验结果。 ３ 通过学习和参与试验，完成一篇3000字的试验 报告，或者写作一篇科研论文。
超高性能混凝土（UHPC） -研究综述
课程性质和地位
性质：超高性能混凝土（Uitra high Perforance Conc rte）结构研究与应用是一门研究型选修课。 地位：是一门提高本科生专业素养，扩展国际视野，培 养科研能力的拓展课程，也是给准备考研的同学提供超 前学习机会的课程。 前期基础课程：混凝土结构设计原理及混凝土结构、房 屋建筑学、土木工程材料、材料力学、理论力学、结构 力学等。
1）同普通混凝土一样， UHPC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；
2）随砂胶比的增大，RPC的抗折强度、抗压强度 均减小；随水胶比的增大，RPC的抗折强度增大， 但是抗压强度在水胶比为0.18时达到最大值；随钢 纤维掺量的增大，ＲＰＣ的轴拉强度、劈拉强度和 抗折强度均增大， 但是抗压强度在钢纤维掺量２ ％时达到最大值。
课程学习目的
1 了解国家高性能混凝土材料研究前沿，顺应 时代新能源新材料的需求。 2 指导学生本科阶段研究学习，培养学生对科 协研究的兴趣，培养科学思维，为未来的深造 和就业做准备。 3 以为UHPC为载体，了解科学研究工作需要做 哪些准备？研究什么内容？其过程如何？ 4 学会查找参考文献，熟悉论文写作。
４.２ 体积稳 定性、 收缩、
４ 材料性能研究
超高性能混凝土收缩性能研究综述
0引言超高性能混凝土（UHPC ）是具有高强度、高韧性和高耐久性能的水泥基复合材料［1］，广泛应用于大跨径桥梁、超高层建筑等领域［2-3］。
相较于常规混凝土结构，UHPC 在同等承载力条件下的重量仅为普通混凝土的1/3或1/2，因此特别适用于恶劣条件下的桥梁建设。
对于高交通量地区的桥梁建设，UHPC 是理想的选择，因为它可以提供更长的跨度、更强的承载力，并且具有较低的修复需求［4］。
此外在实际生产中，UHPC 可以制造更多的细长结构，增加高层建筑的可用楼层空间，从而降低总体成本［5-6］。
尽管UHPC 具有卓越的力学性能和耐久性，但其收缩率显著大于普通混凝土，导致UHPC 开裂风险更高［4，6］。
UHPC 试件普遍存在高收缩现象，增大了开裂和劣化的风险，也影响了UHPC 的适用性、耐久性和美观性。
在收缩发展过程中，试样的早期收缩显著。
早期收缩不仅会对UHPC 构件尺寸稳定性造成影响，而且可能导致微裂缝的产生。
随着混凝土老化，这些微裂缝可能会增大UHPC 结构对物质渗透的脆弱性，从而导致其进一步劣化。
混凝土收缩是一个长期发生的过程，会对建筑结构的安全性和耐久性产生严重影响［2］。
研究UHPC 收缩特性，降低收缩是促进UHPC 应用的关键工作之一，也是研究热点。
本文对UHPC 收缩性能研究进行综述，从收缩机理和发展规律出发，分析材料组分与养护制度对收缩的影响，并介绍降低收缩的措施，以期为UHPC 的发展提供参考。
1UHPC 收缩特性1.1收缩机理混凝土的收缩主要是由自收缩和干燥收缩2个部分组成。
其中，自收缩是混凝土自身引起的体积变化，与外界因素无关，主要包括化学收缩和自干燥收缩。
化学收缩是水泥发生水化反应引起的体积减小，自干燥收缩是由于混凝土进行水化反应后，UHPC 内部的自由水含量减少导致孔隙毛细管负压增大，进而使体积减小［1-2］。
干燥收缩是当外部相对湿度低于UHPC 内部相对湿度时，UHPC 内部的自由水迁移到外部，从而产生毛细管负压，导致体积减小［2，7］。
高性能与超高性能混凝土的发展与应用PPT课件
硅水生产时回收粗粉 3.17
石灰石粉
2.71
硅粉
2.26
细骨料
2.58
粗骨料
2.62
比表面积 （cm2/g）
3400 600 18000 200000
体积加权 平均粒径（μm）
19.57 90.74 6.04
细度模量
2.73 6.63
调粒水泥粉体的配比、符号及填充率
代号
A B C D E
普通水泥 100 70 70 70 70
10.8
27.8
64.8
11.9
38.3
45.6
54.0
161.8
86.0
18.5
17.6
86.7
13.6
15.9
63.2
8.9
43.5
55.0
38.1
111.7
76.8
17.2
41.9
58.8
13.9
40.5
51.2
59.7
158.3
82.6
26.6
28.6
88.0
16.5
27.4
65.9
13.1
将含僵石的粘土煅烧，压碎之后 得到胶凝材料，其中有石灰、烧粘土 及粘土。把砂石胶结起来，或把僵石 胶结起来，做成房屋的地面，经长期 碳化，表面坚硬，像石材。这就是 5000年前中国最古老的混凝土。
2、古罗马的混凝土
距今2000年前
古罗马利用火山灰、石灰为胶凝材料，将火山渣 或砂石胶结起来，得到了古罗马时代的混凝土，他们利用 这种混凝土建造了教堂、斗兽场等建筑物。比较著名的有 古罗马的万神庙。
HPC和UHPC的发展和应用
第七届HS/HPC国际会议上，认为超高 性能混凝土是混凝土技术突破性进展， UHPC应用的强度高达250MPa，而且耐久 性比HPC大幅度提高，说明混凝土材料和 技术已进入了高科技时代。
26_桥梁用超高性能混凝土研究
桥梁用超高性能混凝土研究第一部分超高性能混凝土定义 (2)第二部分桥梁工程应用背景 (5)第三部分材料组成与制备工艺 (7)第四部分力学性能测试分析 (10)第五部分耐久性评估方法 (14)第六部分施工技术难点探讨 (17)第七部分经济性与环境影响 (20)第八部分未来发展趋势展望 (23)第一部分超高性能混凝土定义超高性能混凝土（UHPC）是一种具有极高强度、优异耐久性和良好工作性的新型水泥基复合材料。
它通过优化传统混凝土的微观结构，采用特殊的外加剂和纤维增强材料，显著提高了材料的综合性能。
一、超高性能混凝土的定义超高性能混凝土（UHPC）通常被定义为一种具有超高密实度和超高强度的混凝土，其抗压强度通常在 120MPa 以上，抗弯拉强度超过15MPa。
这种混凝土不仅具有极高的力学性能，还表现出卓越的耐久性，如抗渗性、抗冻融循环能力以及抵抗化学侵蚀的能力。
此外，UHPC 还具有较好的韧性，能够在受到冲击或裂缝扩展时吸收较大的能量。
二、超高性能混凝土的特点1.高强度：UHPC 的抗压强度通常在 120MPa 以上，远高于普通混凝土的抗压强度（约40MPa）。
这使得 UHPC 能够承受更大的荷载，适用于承载力要求较高的结构。
2.高韧性：UHPC 具有良好的韧性，能够在受到冲击或裂缝扩展时吸收较大的能量。
这使得 UHPC 在遭受意外冲击时具有更好的安全性。
3.优异的耐久性：UHPC 具有很高的密实度，能够有效抵抗水分和其他有害物质的侵入。
此外，UHPC 对化学侵蚀、冻融循环等环境因素也有很好的抵抗力。
4.良好的工作性：UHPC 具有良好的工作性，可以在现场轻松浇筑和成型。
这使得 UHPC 在施工过程中更加方便，降低了施工难度。
三、超高性能混凝土的应用由于 UHPC 具有高强度、高韧性和优异的耐久性，它在许多领域都有广泛的应用。
例如，UHPC 可以用于桥梁、隧道、高层建筑等承重结构的建造；也可以用于道路、铁路等基础设施的建设；还可以用于制作预制构件，如预制梁、预制板等。
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超高性能混凝土 UHPC
课程学习要求
1 实践为主，积极参与研究生的ＲＰＣ梁抗剪结 构试验，学习试验方法，了解试验过程，有时间 尽量多可能积极参与试验。 ２ 对UHPC的（ＲＰＣ）相关内容要多看资料，及 时做笔记，掌握材料配比，熟悉试验参数，观察 试验现象，分析试验结果。 ３ 通过学习和参与试验，完成一篇3000字的试验 报告，或者写作一篇科研论文。
超高性能混凝土 UHPC
课程主要内容
0 超高性能混凝土的提 出和世界各国的研究 动态
1 UPHC的基本配合比与 技术指标
2 制备技术 3 超高性能机理 4 材料性能研究 5 工程应用研究 6 未来研究方向
超高性能混凝土 UHPC
混凝土介绍
混凝土： 由胶凝材料（水泥、细
骨料（砂）、粗骨料（石 子）、溶剂（水）以及必要 时掺入的化学外加剂组成， 经过胶凝材料凝结硬化后， 形成具有一定强度和耐久性 的人造石材。 优点：
9）1994年Larrard等 首次提出超高性能混 凝土（UHPC）的概念。
8）20世纪90年，法国 Bouygues在DSP、MDF及 钢纤维混凝土研究基础 上，研发出RPC。
10) 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。
超高性能混凝土 UHPC
超高性能混凝土 UHPC
课程学习目的
1 了解国家高性能混凝土材料研究前沿，顺应 时代新能源新材料的需求。 2 指导学生本科阶段研究学习，培养学生对科 协研究的兴趣，培养科学思维，为未来的深造 和就业做准备。 3 以为UHPC为载体，了解科学研究工作需要做 哪些准备？研究什么内容？其过程如何？ 4 学会查找参考文献，熟悉论文写作。
０引言
高强混凝土各国研究进展
1、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”，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。
2、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）。
年第一座UHPC桥十几年间全
世界也仅建成３０余座，且以中小跨径与人行桥为主。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。
UHPC运用不理想的原因
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。
3、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。
超高性能混凝土 UHPC
高强混凝土各国研究进展
4、韩国提出了一个超级桥梁的计划，希望通过 应用UPHC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。
2、2009年在法国马赛举行的超高性能纤维增 强混凝土国际会议上，与会专家认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。
超高性能混凝土 UHPC
０引言
高性能混凝土运用情况
UHPC运用情况
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
5、我国从20世纪90年代开始了UHPC的研究，取得了 系列研究成果，国家标准《活性粉末混凝土》已于 2015年2月出版。
超高性能混凝土 UHPC
０引言
高性能混凝土会议
1、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。
相对于其他材料，混凝 土 生产能耗低、原料来源广、工 艺简便、成本低廉且具有耐久、 防火、适应性强、应用方便等
０引言
缺点 自重大、脆性
大和强度（尤其是抗拉强 度）低，使用范围狭窄； 对于低强度的混凝土，在 满足相同功能时用量较大， 不符合国家节约、降耗要 求。
超高性能混凝土 UHPC
高强混凝土的发展
由于减水剂和高活 性、耐久性和抵抗各 剂的作用，达到减小孔隙
性掺合料的开发和 种恶劣环境的能力提 率，制备的150~200Mpa
应用，强度超过60 Mpa。
出高性能混凝土(HPC） 混凝土得到运用。
超高性能混凝土 UHPC
高性能混凝土的发展
０引言
7)Birchal等开发 出无宏观缺陷(MDF) 水泥基材料,抗压 强度达到200Mpa。
超高性能混凝土 UHPC
超高性能混凝土（UHPC） -研究综述
主讲人： 金凌志 2016.4
超高性能混凝土 UHPC
课程性质和地位
性质：超高性能混凝土（Uitra high Perforance Conc rte）结构研究与应用是一门研究型选修课。 地位：是一门提高本科生专业素养，扩展国际视野，培 养科研能力的拓展课程，也是给准备考研的同学提供超 前学习机会的课程。 前期基础课程：混凝土结构设计原理及混凝土结构、房 屋建筑学、土木工程材料、材料力学、理论力学、结构 力学等。
超高性能混凝土 UHPC
０引言 高性能混凝土运用情况
我国研究高性能混凝土的意义：
1）在今后相当长一段时间内，中国仍处于大建设 时期，随着对节能减排、可持续发展要求的不断提 高，对混凝土性能的要求也将越来越高。 2）高性能混凝土推广应用是强化节能减排、防治 大气污染的有效途径，能提高建筑质量，延长建筑 物寿命，提升防灾减灾能力，有利于推动水泥工业 结构调整。 3）为中国UHPC 技术、混凝土材料与工程结构走在 世界前列做出积极的贡献。
1）20年代、50年 代和70年代,混凝 土的平均抗压强度 可分别20、30、 40Mpa。
3）纤维增强混凝 土（FRC）：加入 钢纤维（常用）
０引言
5）Brumaue报道了
抗压强度达到 240MPa的低孔隙率 的水泥基材料。
2）20世纪70年代末，4)对混凝土的耐腐蚀
6）Bachel采用细料致密
法，发挥硅灰和高效减水