钢管超高强混凝土制备与性能研究
薄壁方钢管高强混凝土构件基本力学性能的创新研究
薄壁方钢管高强混凝土构件基本力学性能的创新研究摘要：对于薄壁方钢管高强混凝土构件基本力学性能的创新研究，对于钢筋混凝土乃至整个建筑行业的发展具有积极的助推作用。
而通过采取实验室试验、理论分析、数值仿真、现场调查与反馈分析相结合的方法，对钢筋混凝土进行研究，致力于研究出耐久性更高、经济性更强的钢筋混凝土结构，可以更为便捷地为土木工程提供一种更加绿色和经济的装配式建筑结构。
为提高构件的技术经济性能，现提出薄壁方钢管高强混凝土构造形式并对其进行多方面和角度的研究。
关键词：薄壁方钢管高强混凝土构件力学性能装配式建筑结构1 引言目前，建筑行业经历了前所未有的发展，尤其在现有单位面积容积率要求越来越高的情况下，建筑工程施工企业为了保证工程质量，采取了相当多的时间和资源，投入到各项具体施工技术中。
工程建设离不开技术管理，离不开创新管理。
建筑工程的各项工作都很重要，所以每一项工作都需要我们对细节内容进行控制，并且力求完美水平，超过社会平均先进水平。
现有工程建筑中的混凝土力学性能研究是该项工程的一部分，它的研究和应用对于施工企业来说十分关键。
现有国内外对薄壁方钢管高强混凝土构件基本力学性能研究大都是基于试验的基础上进行的，虽然试验研究能够比较真实且形象地模拟构件实际受力情况，相对直观具体地体现钢筋混凝土力学性能的变化过程，但是试验研究工作费时费力，开展大量的试验研究难度较大，不能够真正的解决现有混凝土在使用过程中的各种质量问题。
因此，研究一种性价比高、质量可靠的薄壁方钢管高强混凝土构件以达到在具体施工过程中和后续维护过程中质量通病防治难度小的目的具有十分重要的意义和价值。
2 研究现状目前混凝土基本力学性能研究进展迅速，但是具体适用范围却有一定的局限性，不太符合当今社会可循环发展的迫切要求，这也是传统混凝土施工技术普遍存在的问题。
建筑工程要想获得较好的施工效果，拿到较高的施工质量，确保施工的进度，就应该控制该项工程的各项施工技术。
超高性能混凝土的制备及其性能研究
超高性能混凝土的制备及其性能研究一、前言超高性能混凝土是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高韧性、高耐久性、高稳定性等优点，在桥梁、隧道、高层建筑等工程中得到广泛应用。
本文将就超高性能混凝土的制备、性能进行详细的研究。
二、超高性能混凝土制备1.原材料超高性能混凝土的原材料包括水泥、细砂、细石、粉煤灰、矿渣粉、硅灰、钢纤维、高效减水剂等。
其中，水泥是超高性能混凝土的主要胶凝材料，细砂和细石是骨料，粉煤灰和矿渣粉是用于控制混凝土流动性和改善工作性能的掺合料，硅灰是用于提高混凝土的早期强度和减少收缩裂缝的掺合料，钢纤维能够提高混凝土的抗裂性和抗冲击性，高效减水剂用于控制混凝土的流动性和提高混凝土的强度和耐久性。
2.配合比设计超高性能混凝土的配合比设计需要考虑到混凝土的力学性能、流动性能、施工性能等因素。
常用的配合比设计方法有密实配合比设计法、最小孔隙率配合比设计法、最小水胶比配合比设计法等。
3.制备工艺超高性能混凝土的制备工艺包括搅拌、振捣、养护等环节。
搅拌过程中需要控制混凝土的流动性和空气含量，振捣过程中需要控制混凝土的密实性和均匀性，养护过程中需要控制混凝土的湿度和温度。
三、超高性能混凝土性能评价1.强度性能超高性能混凝土具有极高的抗压强度和抗拉强度，可以满足大跨度桥梁、高层建筑等工程的强度要求。
同时，超高性能混凝土的强度随着时间的增加而增加，具有良好的长期强度性能。
2.耐久性能超高性能混凝土具有优异的耐久性能，可以抵御氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀、碳化侵蚀等多种侵蚀作用。
同时，超高性能混凝土的耐久性能随着时间的增加而增加，具有良好的长期耐久性能。
3.稳定性能超高性能混凝土具有优异的稳定性能，可以抵御温度变化、湿度变化、震动等多种外力作用。
同时，超高性能混凝土的稳定性能随着时间的增加而增加，具有良好的长期稳定性能。
4.施工性能超高性能混凝土具有良好的流动性和自密实性能，可以实现大体积连续浇筑，减少施工接缝和缝隙，提高施工效率和质量。
超高性能混凝土研究与应用进展
Value Engineering0引言随着社会经济的快速发展，桥梁工程、地下结构工程等现代工程向着寿命更长、标准更高的方向发展，故对混凝土提出了更高的工作性能要求。
1994年，法国学者首次提出了UHPC的概念[3]，即超高密度（Ultra-High Performance Concrete）。
UHPC是基于最大堆积密度原理制备而成的，与传统的混凝土相比，具有超高强度、高韧性延性、高耐久性等优异性能[3]；此外，钢纤维的加入对其整体强度的提升有较大影响[4]。
基于以上优异性能，UHPC已广泛应用于大跨度特殊结构、超高层建筑和桥涵隧道等工程领域，并且在市政工程、国防工程等领域有较好的应用前景[5]。
鉴于此，笔者在UHPC材料制备、力学性能、应用现状等方面进行了介绍，为UHPC的后续研究提供借鉴和参考。
1制备过程1.1原料水泥，普通硅酸盐水泥P.O42.5级以上，试块28d强度要求达到42.5MPa以上；石英砂，分别为细砂、中砂、粗砂；硅灰，主要成分为氧化钙、二氧化硅，是由硅灰石矿石经粉碎研磨制成；钢纤维，长径比为30~100，纤维和砂浆之间的粘合就会增加；减水剂，起到对水泥颗粒拌合的分散作用，减少单位用水量，改善混凝土混合物的流动性。
1.2制备工艺①称量一定量的细砂、中砂、粗砂搅拌5分钟；②加入水泥搅拌3分钟；③加入硅灰搅拌约10分钟，使其干粉料充分拌合均匀，制成UHPC干粉料，干粉料拌合均匀后；④加入称量好的钢纤维，以避免钢纤维结块而导致分布不均匀的情况，待钢纤维充分搅拌均匀后；⑤加入配备好的水和减水剂，搅拌约10分钟直至拌合物具有较好的流动性。
其工艺流程见图1。
选用合适的配合料，采用最紧密堆积理论进行了超高性能混凝土基体的配合比试验。
参照GB/T50081-2019《混凝土物理性能试验方法标准》[1]，分别按照龄期为7d和28d的力学性能进行测定，抗压试件分别采用立方体100mm*100mm*100mm、棱柱体100mm*100mm*300mm、圆柱体Φ100mm*100mm的模具成型；抗折试件采用100mm*100mm*400mm的模具成型，成型后将试块置于标准养护条件下养护7d和28d后脱模，脱模后的试块置于相同养护条件下养护至各龄期，并测其强度。
超高性能混凝土的制备与性能研究
超高性能混凝土的制备与性能研究引言超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有优异的力学性能、耐久性和可塑性等特点。
它的研究和应用具有广泛的应用前景，特别是在桥梁、隧道、高层建筑等工程领域。
本文旨在探讨UHPC的制备方法和性能，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
制备方法UHPC的制备方法主要包括成分设计、材料选用、配合比设计和混凝土制备等环节。
1. 成分设计UHPC的主要成分包括水泥、微粉、粉煤灰、矿渣粉、硅灰石、石英砂、钢纤维、高性能超塑剂等。
其中，水泥是UHPC的主要基础材料，微粉、粉煤灰和矿渣粉的加入可以提高混凝土的细密性和耐久性，硅灰石和石英砂可以增加混凝土的强度和硬度，钢纤维可以增强混凝土的韧性和抗裂性能，高性能超塑剂可以提高混凝土的可塑性和流动性。
2. 材料选用UHPC的材料选用应尽可能选择高品质的原材料，保证混凝土的性能和品质。
水泥应选择高强度、高活性的水泥，微粉、粉煤灰和矿渣粉应选择细度较高的材料，硅灰石和石英砂应选择颗粒形状良好、硬度高的材料，钢纤维应选择质量好、耐腐蚀、抗拉强度高的材料，高性能超塑剂应选择品质优良、稳定性好、流动性强的材料。
3. 配合比设计UHPC的配合比设计应根据混凝土的使用要求和性能要求进行设计。
一般来说，UHPC的水灰比应控制在0.16以下，水泥、微粉、粉煤灰和矿渣粉的掺量应适当增加，硅灰石和石英砂的掺量应适当减少，钢纤维的掺量应根据混凝土的使用要求进行确定，高性能超塑剂的掺量应根据混凝土的可塑性和流动性要求进行确定。
4. 混凝土制备UHPC的混凝土制备应采用高强度、高效率的混凝土搅拌设备，混凝土的搅拌时间应根据混凝土的性能和配合比进行确定，一般来说，搅拌时间应控制在5~10分钟之间。
混凝土的浇注应采用震动和压实的方式，保证混凝土的密实性和均匀性。
性能研究UHPC的性能主要包括力学性能、耐久性和可塑性等方面。
超高性能混凝土的制备及其力学性能研究
超高性能混凝土的制备及其力学性能研究一、前言超高性能混凝土是一种新型的高强度、高耐久性、高韧性的混凝土，具有优异的力学性能和耐久性能，广泛应用于桥梁、隧道、高层建筑等工程领域。
本文将从超高性能混凝土的制备和力学性能两个方面进行详细探讨。
二、超高性能混凝土的制备1. 原材料选择超高性能混凝土的原材料主要包括水泥、细集料、粗集料、超细矿物掺合料、化学掺合料和高效减水剂等。
其中，水泥的选择要优先考虑其强度和耐久性；细集料和粗集料的选择要求其颗粒形状良好、干燥、洁净、无碎屑和无污染；超细矿物掺合料主要指微米级以下的硅灰、矿渣粉等，可提高混凝土的致密性和抗渗性；化学掺合料主要包括硅灰、硅烷等，可提高混凝土的强度和耐久性；高效减水剂是混凝土中的关键添加剂，能够显著提高混凝土的流动性和耐久性。
2. 配合比设计超高性能混凝土的配合比设计要综合考虑原材料的特性和混凝土的性能要求。
一般要求配合比中水胶比小于0.25，水灰比小于0.20，砂率小于30%，最大粒径小于10毫米。
同时，还要考虑混凝土的工作性能，如流动性、坍落度、均匀性等。
3. 制备工艺超高性能混凝土的制备工艺包括混合、搅拌、浇筑、养护等。
混合时应采用分层配料方式，先将水、水泥、高效减水剂和部分细集料充分混合，再加入超细矿物掺合料、化学掺合料和剩余细集料进行混合；搅拌时应采用高强度混凝土专用搅拌机，搅拌时间一般不少于5分钟，搅拌过程中应注意加水量和搅拌速度；浇筑时应采用振动式浇筑，并在浇筑过程中及时清理混凝土表面的杂物和气泡；养护时应采用湿布覆盖或喷淋养护，保持混凝土表面湿润。
三、超高性能混凝土的力学性能1. 抗压强度超高性能混凝土的抗压强度一般在150MPa以上，远高于普通混凝土的抗压强度。
这是由于超高性能混凝土中使用的原材料质量高、配合比合理、制备工艺优良等因素共同作用的结果。
2. 抗拉强度超高性能混凝土的抗拉强度一般在10MPa以上，比普通混凝土高出数倍。
高强混凝土制备的实验研究
高强混凝土制备的实验研究一、引言高强混凝土是一种具有高强度、高耐久性和高抗裂性的建筑材料，在现代建筑中得到了广泛应用。
为了探究高强混凝土的制备方法和性能特点，本文进行了一系列实验研究。
二、实验设计1.实验目的本实验旨在研究高强混凝土的制备方法和性能特点，包括材料选择、配合比设计、制备工艺、力学性能测试等方面。
2.实验材料本实验所使用的材料包括水泥、细骨料、粗骨料、水、引气剂、减水剂、硬化剂等。
其中，水泥采用普通硅酸盐水泥，粗骨料采用石灰石骨料，细骨料采用河砂，引气剂采用有机引气剂，减水剂采用聚羧酸减水剂，硬化剂采用硅酸盐硬化剂。
3.实验方法（1）材料配比根据试验设计要求，确定高强混凝土的配合比。
将水泥、细骨料、粗骨料、水、引气剂、减水剂、硬化剂等按照一定比例进行配合。
（2）混凝土制备将预先准备好的各种材料放入混凝土搅拌机中，按照一定的时间和转速进行混合。
混合完成后，将混凝土倒入模具中，并进行震实处理。
（3）养护处理混凝土在制备完成后，需要进行养护处理。
养护时间、养护温度和养护湿度等都需要严格控制，以保证混凝土的最终强度和耐久性。
（4）力学性能测试对制备好的混凝土样品进行力学性能测试，包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等指标。
三、实验结果1.配合比设计本实验中，采用水灰比为0.4，粗细骨料比为2:1，引气剂用量为0.05%，减水剂用量为0.3%，硬化剂用量为10%。
根据这个配合比，制备出的高强混凝土具有优良的力学性能。
2.混凝土制备与养护根据配合比设计，将各种材料按照一定比例进行配合，并进行充分的混合和震实处理。
混凝土制备完成后，将其放置在恒温恒湿的养护室中，进行养护处理。
养护时间为28天，养护温度为20℃，养护湿度为95%。
3.力学性能测试经过28天的养护处理，制备好的高强混凝土具有很高的力学性能。
其中，抗压强度为60MPa，抗拉强度为5.5MPa，抗弯强度为7.5MPa。
四、讨论与分析1.影响高强混凝土性能的因素高强混凝土的性能受到多种因素的影响，包括材料性质、配合比设计、制备工艺、养护处理等。
钢管超高强混凝土力学性能的研究
约为极限荷载的 1Π10 ,持荷时间 1 min. 实验数据是由计算机通过 7V 13 数据采集器以 4 次Πs
的频率自动采集. 试件是在重庆建筑大学结构实验室的 500 t 压力机上进行实验的.
表 1 钢管超高强混凝土试件一览表
试件
D ×t ×L
f sΠMPa f cΠMPa 含钢率 ρΠ% f sρ
还可以看出密封养护圆柱体混凝土试块在与钢管混凝土相同的加载制度下测得的强度为8417mpa与标养的立方体试块强度比值为84171160173高于蔡绍怀提出的0167可见超高强混凝土经钢管约束后强度大为提高其提高的幅度与含钢率的乘积基本上成线性关系见图mm的试件a1核心混的强度也提高了15左右含钢率最高的试件a5核心混凝土的强度提高了160尽管超高强混凝土在其极限荷载的90左右横向变形才急剧增大钢管仍能对其产生良好的约束增强作用
由表 1 可见 ,超高强混凝土经钢管约束后 ,强度大为提高 ,其提高的幅度与含钢率 ρ和钢 材强度f s 的乘积基本上成线性关系 (见图 6) ,即使是钢管壁厚只有 1 mm 的试件 (A1) ,核心混凝
图 5 钢管超高强混凝土的 N - ε曲线 图 6 核心混凝土的强度增长Δf c 与 f sρ间的关系
第 29 卷第 4 期 1999 年 7 月
东 南 大 学 学 报 JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY
Vol129 No14 J uly 1999
钢管超高强混凝土力学性能的研究
谭克锋 蒲心诚
(西南工学院材料系 , 四川绵阳 621002) (重庆建筑大学材料系 , 重庆 400045)
2 188
1. 030
4715
A5 - 1 127 ×7 ×445
高强混凝土的制备及应用技术
高强混凝土的制备及应用技术一、前言高强混凝土（High Strength Concrete，简称HSC）具有高强度、高刚度、高耐久性等优点，被广泛应用于建筑、桥梁、隧道、水坝等领域。
本文将从HSC的制备工艺、材料选择、施工技术和应用案例等方面进行详细介绍，以期为相关研究和实践提供参考。
二、制备工艺1. 配合比设计HSC的配合比设计一般以水泥、骨料、粉煤灰、矿渣粉等为主要材料，可根据具体要求进行调整。
其中，水泥的种类和品牌、骨料的类型和粒径分布、粉煤灰和矿渣粉的掺量等都会对HSC的性能产生影响。
2. 材料选择（1）水泥：选用高强度水泥是制备HSC的关键。
常用的高强度水泥有P.O42.5、P.O52.5等。
（2）骨料：选用粒径较小、强度较高的骨料，如碎石、砂子等。
（3）粉煤灰和矿渣粉：适量掺入可提高混凝土的强度、耐久性和抗裂性。
（4）掺合料：可选用缓凝剂、减水剂、增稠剂等掺合料，以调整混凝土的工作性能。
3. 搅拌工艺HSC的搅拌工艺应注意以下几个方面：（1）搅拌时间：应根据具体情况合理调整搅拌时间，一般在3~5分钟之间。
（2）搅拌速度：应保证搅拌速度均匀，以充分混合各种材料。
（3）搅拌方式：可采用强制式搅拌机、双轴混凝土搅拌机等设备进行搅拌。
4. 浇注工艺HSC的浇注工艺应注意以下几个方面：（1）浇注顺序：应先浇注低部分，再浇注高部分，以避免混凝土塌落。
（2）浇注方式：应采用振捣器进行振捣，以充分排除混凝土中的气泡和空隙。
（3）浇注温度：应控制混凝土的浇注温度，避免过高或过低影响混凝土的性能。
5. 养护工艺HSC的养护工艺应注意以下几个方面：（1）养护时间：应根据混凝土的强度等级和气候条件合理安排养护时间，一般不少于28天。
（2）养护方式：可采用喷水、覆盖湿布等方式进行养护，以保证混凝土的充分水化和强度发展。
三、材料选择1. 水泥（1）P.O42.5水泥：强度等级高，适用于制备普通HSC；（2）P.O52.5水泥：强度等级更高，适用于制备特殊要求的HSC，如高速公路桥梁、高层建筑等。
超高强钢管混凝土研究综述
超高强钢管混凝土研究综述摘要：为充分运用超高强钢管的优势，建议在超高强钢管中添加混凝土做成超高强钢管混凝土，从发展趋势、归类、原理等层面介绍了世界各国超高强钢管混凝土的研究成果，从优点和缺点、研究现状、研究趋势等层面分析了超高强钢管混凝土探讨中存在问题，强调了进一步探讨的方向，为超高强钢管混凝土等土木工程材料的探讨和工程应用提供参照。
关键词：超高强钢管混凝土；发展趋势；优点和缺点；研究现状超高强钢管混凝土是一种在超高强钢管中填充混凝土而产生的组成构件，是一种融合混凝土结构和超高强钢管优势而发展下去的新式组合结构。
超高强钢管混凝土构造是继砖石结构、木结构建筑、钢架结构、钢筋混凝土构造以后慢慢发展下去的又一大结构体系。
与传统的混凝土结构对比，超高强钢管混凝土在许多领域都会有许多优势。
1超高强钢管混凝土的分类及原理1.1超高强钢管混凝土分类超高强钢管混凝土预制构件是通过在超高强钢管中补充一定量的混凝土而产生的。
横截面方式分成方形超高强钢管混凝土、圆形超高强钢管混凝土、矩形超高强钢管混凝土和不规则图形超高强钢管混凝土。
1.2超高强钢管混凝土的原理超高强钢管混凝土的基本概念：一是在内部混凝土的支撑点下，出现了超高强度钢板壁厚的稳定度，改变了空气超高强钢管的不稳定状态，因此提升了其承载力。
二是在横向超高强钢管的作用下，混凝土遭受横向约束，混凝土处在三向压力状态，缓解纵向裂缝的速率，因此提升其形变能力和抗拉强度。
超高强钢管混凝土抗压强度、延展性和塑性变形的提升是通过超高强钢管与混凝土在地应力情况下的相互作用力来实现的。
2超高强钢管混凝土优点和缺点本文从下述不同层面讨论了超高强钢管混凝土的优缺点。
在普通构造中，承载力拥有较大的提升，超高强钢管混凝土的承载力乃至能够做到超高强钢管和混凝土单独承载力之和的二倍。
其次，其抗震性能和塑性变形都很好，比混凝土结构构造强很多。
经济收益好，与钢梁对比一半左右的费用预算，比钢筋混凝土柱节约更多的混凝土。
复合钢管高强混凝土柱抗震性能研究共3篇
复合钢管高强混凝土柱抗震性能研究共3篇复合钢管高强混凝土柱抗震性能研究1复合钢管高强混凝土柱抗震性能研究随着建筑行业的发展，对于建筑构件的高强度、高韧性、高耐久性等方面的要求越来越高，尤其是在地震等自然灾害的情况下，建筑结构的耐久性和安全性显得至关重要。
而复合材料作为一种新型的建筑材料，因其具有高强度、轻质、防腐、抗震等特性逐渐得到了广泛的应用。
在这种背景下，复合钢管高强混凝土柱成为了一种备受关注的结构形式。
复合钢管高强混凝土柱是由钢管和混凝土组成的复合构件，其优点在于在保证抗震性能的同时，还可以充分发挥钢材和混凝土的各自特性。
钢管可以承受大部分轴向荷载和弯矩荷载，而混凝土则可以承受部分轴向压力和剪力荷载。
因此，复合钢管高强混凝土柱的受力特点相对于传统的混凝土柱更为优越。
针对复合钢管高强混凝土柱的抗震性能，目前已经有了大量的研究。
首先，一些学者从理论上分析了这种柱的抗震性能，通过建立数学模型和分析试验结果等方式，得到了一些理论上的结论，如复合钢管高强混凝土柱在地震作用下具有较好的耗能能力、具有较高的承载能力等；其次，还有许多学者通过试验验证了这些理论结论，并进一步探究了复合钢管高强混凝土柱的受力机理和失效模式。
试验结果表明，复合钢管高强混凝土柱主要失效模式为钢管破坏，在钢管发生局部破坏的情况下，混凝土填充体起到了有效的保护作用。
除了理论分析和试验验证，研究人员还通过模拟软件等数值模拟方法研究了复合钢管高强混凝土柱的受力特点。
数值模拟在某些方面可以更准确地描述柱的动态响应和破坏机理，为深入探究复合钢管高强混凝土柱的抗震性能提供了有力的工具。
综合上述研究成果，我们可以得出结论：复合钢管高强混凝土柱在地震作用下具有优异的抗震性能，在保证结构安全的前提下能够具有较高的经济效益。
未来，随着材料科学和结构工程的不断发展，复合材料在建筑结构领域的应用将越来越广泛，而复合钢管高强混凝土柱也将因其优异的性能而得到更多的关注和应用综合以上研究，我们可以得出结论：复合钢管高强混凝土柱具有较好的耗能能力和承载能力，在地震作用下表现出优越的抗震性能。
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引言钢管混凝土是具有强度高、塑性好、施工方便、节省混凝土等优势的组合结构材料，是超高强混凝土在高层建筑、大跨度桥梁中应用最有效和经济的结构形式，尤其是在西部山区桥梁有广阔的应用前景。
然而，目前我国桥梁工程中钢管混凝土的核心混凝土强度不高，主要集中在C40～C60，设计规范也限于核心混凝土≤C80的钢管混凝土，因材料强度有限，用于高墩、大跨桥梁时，仍会出现钢管混凝土结构构件截面较大、安装风险高、混凝土用量多且灌注难度大等问题。
采用超高强混凝土（≥C100）填充钢管，形成钢管超高强混凝土是解决这一问题的有效措施之一[1-3]。
对于钢管超高强混凝土的核心混凝土，有研究采用活性粉末混凝土（RPC）或超高性能混凝土（UHPC），但由于无粗骨料，其收缩、徐变问题突出[4-5]，另外，RPC、UHPC对集料要求高，主要采用石英砂或优质天然砂，且需蒸压养护，制备困难且成本高，在山区桥梁中应用具有很大的局限性。
可见，利用普通砂石集料、常规方法制备钢管超高强混凝土的核心混凝土显得尤为重要。
因此，本文采用常规材料、设备与方法，通过系统试验研究，探讨水胶比、胶凝材料用量及组成、钢纤维体积掺量等配合比参数对超高强混凝土的工作性能、力学性能和体积稳定性的影响规律，提出钢管超高强混凝土制备及配合比参数要求，为其工程推广应用提供技术支撑。
1、材料与方法1.1 试验材料水泥：采用峨胜P·O 52.5水泥，其技术指标见表1；粉煤灰微珠：需水量比94%，烧失量0.9%，其技术指标见表2；硅灰：SiO2含量93%，需水量比122%，28d活性指数105%，其技术指标见表3；膨胀剂：主要成分为氧化钙、氧化镁和硫铝酸盐，水中7d限制膨胀率0.063%，空气中21d限制膨胀率0.035%；粗集料：玄武岩碎石，由5～10mm与10～16mm粒级组成的连续级配骨料；细集料：岩石破碎机制砂，石粉含量3.3%，堆积密度1717kg/m3，细度模数3.0；纤维：镀铜短细直钢纤维，长度13mm，直径0.2mm，长径比65，抗拉强度3000MPa；外加剂：聚羧酸减水剂，固含量50%，减水率55%；水：自来水。
表 1 水泥技术指标表 2 粉煤灰微珠技术指标表 3 硅灰技术指标1.2 试验方法混凝土工作性能按GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试；力学性能按GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行测定，试件采用100mm×100mm×100mm立方体试件。
钢管超高强混凝土体积稳定性测试参考GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的要求，采用自制仪器进行测试（如图1所示）。
在仪器台座底部垫上减震垫，避免地面振动带来的干扰。
待管内混凝土初凝后，立即在其顶部粘贴玻璃片并用塑料膜密封，防止混凝土中水分蒸发。
然后在仪器架顶部上固定千分表，定期观测读数，记录核心混凝土体积变化情况。
图 1 钢管超高强混凝土体积稳定性测试1.3 试验设计（1）采用密实骨架堆积法进行超高强钢管混凝土集料组成设计，使骨架达到最密集堆积状态[6-7]。
研究不同水胶比对超高强混凝土性能的影响，砂率设定42%，保持配合比其他组分不变，试验设计了5组水胶比，分别为0.22、0.21、0.20、0.19、0.18，探讨钢管超高强混凝土合理水胶比，试验配合比见表4。
表 4 不同水胶比超高强混凝土配合比（2）研究不同胶材组成对超高强混凝土性能的影响，试验设定砂率42%、水胶比0.19，分别调整水泥、微珠与硅灰的掺量，研究胶凝组成对超高强混凝土性能的影响规律，以进一步提升混凝土工作性能与力学性能，试验配合比见表5。
表 5 不同胶材用量超高强混凝土配合比（3）钢纤维的掺加会阻碍拌合物的流动性，将钢管内超高强混凝土胶材用量增加至945kg/m3，水胶比控制为0.19，砂率增至50%，钢纤维体积掺量设为0%、1.0%、1.5%、2.0%，研究钢纤维掺量对超高强钢管混凝土的影响，试验配合比见表6。
表 6 不同钢纤维掺量超高强混凝土配合比2、结果与分析2.1 水胶比对超高强混凝土性能的影响超高强混凝土水胶比低，一般不超过0.22，而高胶材用量情况下，过低的水胶比不仅影响混凝土拌合物工作性能，同时部分胶材粉料不能完全水化，仅起到颗粒填充作用，从而影响水化进程与强度[8-10]。
水胶比对超高强混凝土工作性能与力学性能的影响测试结果见表7、图2、图3。
由结果可知，随着水胶比的减小，尽管适当增加了外加剂掺量，但超高强混凝土拌合物坍落度与扩展度逐渐减小，特别是扩展度降低更为明显，水胶比低于0.19时，扩展度只有550mm，降低幅度进一步增加。
7d与28d抗压强度均随水胶比减小而增加，水胶比低于0.20后，7d强度增加较小，28d强度仍有较大提升，水胶比超过0.19后强度增速有所下降。
胶材用量不变，水胶比减小，用水量减少，混凝土拌合物浆体数量减小，粘度增大，导致流动性变差。
相应的孔隙结构与界面过渡区得到改善，水化产物的填充性能更高饱满，从而一定程度上提升微结构强度，但水胶比过低时，胶材水化程度受限，反而导致强度增长较慢。
总体来看，水胶比宜控制在0.19左右较为合理，此时混凝土28d抗压强度达116.5MPa，工作性能保持较好，扩展度在600mm以上。
表7 不同水胶比下混凝土的性能测试结果图 2 水胶比对混凝土工作性能的影响图 3 水胶比对混凝土抗压强度的影响2.2 胶材总量与组成对超高强混凝土性能的影响胶材组成与用量直接影响混凝土水化进程与强度发展，试验测试结果见表8。
由结果可知，在水胶比不变的情况下，胶材用量按30kg/m3增加时，由于浆体量增加，混凝土工作性能进一步提升，特别是扩展度增加较明显，流动性有较好改善，且力学性能也随之增加。
当胶材用量达到750kg/m3时（B3），扩展度增速开始减缓；超过780kg/m3后，7d与28d抗压强度增幅明显减小。
同时，对比B4、B3、B2和B1组还可以发现，胶材总量达到一定数量后，再添加相同数量水泥、微珠与硅灰，增加微珠对混凝土流动性能提升更明显，对28d抗压强度贡献也较大；在增加微珠的基础上再增加高活性硅灰，对混凝土早期（7d）强度仍有较大贡献，而对28d强度增长幅度较小。
与B4相比，B5进一步增加水泥、微珠、硅灰用量，但对混凝土工作性能与力学性能的提升效果有限。
总体来看，可以增加水泥与硅灰的掺量以提高强度，但总胶材用量超过780g/m3后，再增加胶材时混凝土的强度增长较小。
表8 不同胶材用量时混凝土的性能测试结果2.3 钢纤维对超高强混凝土性能的影响核心混凝土强度高、脆性大，如截面含钢率不够高，钢管混凝土构件在峰值荷载后承载力会出现突降，一定程度上影响其延性性能[11-12]。
通过掺加钢纤维，延缓混凝土横向变形，改善构件整体力学性能。
试验测试了钢纤维掺量对超高强混凝土性能的影响，结果见表9、图4～图6。
表9 不同钢纤维组成混凝土的性能测试结果由图4所可知，集料表面的浆体逐渐粘附在钢纤维表面，使得浆体数量减小，混凝土坍落度与扩展度逐渐减小，粘度增加、流速慢，但初始降低幅度较小，钢纤维分布相对较均匀；而当钢纤维体积掺量达到2.0%时，浆体数量显著减小，混凝土拌合物工作性能劣化显著，包裹性与流动性差，钢纤维在混凝土基体中的分散性不均，影响混凝土的匀质性。
对比图5、图6可知，各组试件7d与28d抗压强度、抗折强度较不掺钢纤维组试件均有明显提升。
但钢纤维掺量不超过1.5%时，随着钢纤维掺量的增加，硬化混凝土7d与28d抗压强度有明显增长，而掺量达到2.0%时，硬化混凝土的7d与28d抗压强度反而较掺量为1.5%时有所减小；而抗折强度随钢纤维掺量增加整体呈增长趋势，只是强度增长幅度逐渐减小。
图 4 钢纤维掺量对混凝土状态的影响图 5 钢纤维掺量对混凝土抗压强度的影响图 6 钢纤维掺量对混凝土抗折强度的影响图7 混凝土体积稳定性测试结果钢管超高强混凝土的管内混凝土强度高，其胶凝材料用量多、水胶比较低，易发生体积收缩，引起脱黏甚至脱空，影响结构受力和安全。
因此，试验还研究了膨胀剂与钢纤维复合对混凝土体积稳定性的影响，结果如图7所示。
总体来看，掺钢纤维的G1、G2、G3组试件的收缩率明显低于只掺膨胀剂的G0组，钢纤维在一定程度上能抑制混凝土的体积收缩变形。
前7d 膨胀剂对混凝土收缩补偿作用占主导作用，产生的收缩率接近整个测试过程收缩率的50%；7d后钢纤维的抑制作用增强，且钢纤维体积掺量越高越明显；28d时，在钢纤维与膨胀剂复合作用下，试件的体积变形明显减缓；56d时掺钢纤维组试件的收缩率趋于稳定，而只掺膨胀剂的G0组试件收缩率还有小幅增长。
可见，掺加钢纤维不仅能提升混凝土的力学性能，也能改善其体积稳定性。
结论本文研究了水胶比、胶凝材料组成与用量、钢纤维掺量等对超高强混凝土工作性能、力学性能以及体积稳定性能的影响，主要结论如下：（1）当胶材用量不变时，通过减小用水量降低水胶比可以提升混凝土强度，当水胶比从0.22降低到0.18，混凝土7d抗压强度提高23.6%，28d抗压强度提高20.4%，但其工作性能也有较大损失；考虑到工作性能与力学性能协同提升，水胶比宜控制在0.19～0.20。
（2）对于胶材高于690kg/m3、水胶比0.19的钢管超高强混凝土，可增加粉煤灰微珠用量，以改善混凝土工作性能；增加水泥与硅灰掺量以提高强度，当胶材用量达到750kg/m3时，扩展度增速减缓；超过780kg/m3后，7d与28d抗压强度增幅明显减小；考虑到工作性能与力学性能协同提升，总胶材宜控制在750～780kg/m3。
（3）掺加钢纤维对超高强混凝土的抗折强度贡献大于抗压强度，但随着钢纤维掺量的增加，其工作性能逐渐劣化，混凝土匀质性变差，强度增长速率逐渐减小，宜控制钢纤维的体积掺量不超过1.5%；在钢管密闭条件下，钢纤维的约束作用制约混凝土变形，膨胀剂可以一定程度上补充混凝土的收缩，二者复合作用对钢管内超高强混凝土的体积变形有较好改善。