高性能混凝土制备及性能研究
高性能重质混凝土的制备
２０１１年第４期（总第２５８期 Ｎｕｍｂｅｒ ４ ｉｎ ２０ｌ ｌ（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２５８） 混 凝 土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
１Ｏ ３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００２—３５５０．２０１ １．０４ ０２８ 预拌混凝土 ＲＥＡＤＹ ＭＩＸＥＤ ＣｏＮＣ ＲＥＴＥ
高性能重质混凝土的制备
陈友治，，李儒光’，李新平 ，李国刚 ，宋正林 （１．武汉卵＿ｒ大学材料千院，湖北武汉４３００７０；２广东省长大Ｔ程有限公司，广东Ｆ－＋ｌ、ｌ ５１０６２０）
摘要：通过掺加钢渣、钢锻、碎石米提高混凝土的表观密度，同时通过掺加硅粉和矿粉来提高混凝土的和易性和后期强度，降低水化热。
研究ｒ不Ｉ百】骨料和掺合料对混凝十性能的影响 结果表明：钢渣、钢锻、钢锻碎石混凝 最佳矿粉掺量分别为２５％、２０％、２５％，最佳砂率分别
为３６％、３０％、３４％，２８ ｄ抗压强度分别为５９．７、８４ ５、７０ ６ＭＰａ，表观密度分别为２ ７１０、４ ３１６、３ ２００ ｋｅｄｍ。
关键词：防辐射；矿粉；砂卒；表观密度 中图分类号：ＴＵ５２８ １９ 文献标志码：Ａ 文章编号： １００２—３５５０（２０１ Ｉ）０４—００９７—０４
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｈｅａｖｙ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ＣＨＥＮ Ｙｏｕ－ｚｂｉ ．Ｌ』Ｒｕ—ｇｕａｎｇ。，ＬＩＸｉｎ－ｐｉｎｇ ，Ｌ／Ｇｕｏ—ｇａｎｇ ，ＳＯＮＧＺｈｅｎｇ－ｌｉｎ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｈａｎｇｄａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０６２０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ，ｓｔｅｅｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｇｒａｖｅｌ，Ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄｍｉｘｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｏｒｅ ｐｏｗｄｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｉｎｅｒａｌ
高性能混凝土
高性能混凝土
高性能混凝土是一种具有优异性能的建筑材料，是通过优化混凝土配合比、精选优质原材料和采取先进的施工技术而制成的。与普通混凝土相比，高性能混凝土具有更高的耐久性、更强的抗压、抗渗、抗冻、抗裂能力以及更好的耐高温、耐化学腐蚀等特点。
高性能混凝土在工程建设中应用广泛，可以用于各种类型的建筑物和工程，例如高层建筑、大型桥梁、隧道、水坝、电力工程、交通设施等等。它的强度和耐久性能不仅可以保证建筑物的安全性和长期稳定性，同时也能大大降低维修和改造的成本。
高性能混凝土的主要特点包括以下几个方面：
1.高强度
高性能混凝土采用优质的原材料和科学的配合比，可以使生产的混凝土具有更高的强度和更好的耐久性。它的抗压强度通常在70Mpa以上，甚至可以达到140Mpa。
2.高耐久
高性能混凝土的密实性和紧密性很高，可有效防止水、氧和其他化学物质进入混凝土内部，减少混凝土的侵蚀和疲劳破坏，从而使建筑物的使用寿命更长。
3.抗裂性能好 高性能混凝土的弹性模量和强度均匀性都比较好，不容易出现裂缝现象，即使出现裂缝也比较细小，不会对建筑物的整体结构造成影响。
4.抗渗性好
高性能混凝土的孔隙率很小，对水的渗透性能非常好，因此可以大大减少渗漏问题的发生，从而提高建筑物的整体质量和安全性。
5.耐高温
高性能混凝土是一种高温灼烧的耐火材料，其抗高温性能可以达到2000℃以上，因此它非常适合用于高温和火灾安全要求较高的建筑物和工程。
6.环保性好
高性能混凝土生产过程中采用的原材料和工艺都比较环保，不会对环境造成污染，同时其寿命较长，可以减少对环境的破坏。
高性能混凝土在应用时需要注意以下几点：
1.制备过程需要严格控制，以确保混凝土质量优良。
2.需要在混凝土配合比的选择上进行优化设计，以满足不同工程的需求要求。
3.在施工中需要选择适当的施工工艺和设备，正确掌握施工要点，以保证高性能混凝土的质量。 4.在使用高性能混凝土建造建筑物时要重视保养、维护及检测等工作，以保持其优异性能。
超高性能混凝土的配合比设计及性能研究
超高性能混凝土的配合比设计及性能研究
一、引言
超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete, UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高耐久、高抗裂、高密实性等特点，在建筑、桥梁、隧道等领域得到了广泛应用。本文将就UHPC的配合比设计及性能研究进行详细探讨。
二、UHPC的组成及性能
1. UHPC的组成
UHPC的组成主要由水泥、石英粉、硅灰、钢纤维等微细颗粒材料和特殊的高性能外加剂组成。
2. UHPC的性能
UHPC的性能主要包括以下几个方面：
（1）高强度：UHPC的抗压强度可达到150MPa以上，是传统混凝土的4-5倍。
（2）高耐久：UHPC的耐久性能优异，可抵御恶劣环境下的腐蚀和磨损。
（3）高抗裂：UHPC中添加了大量的钢纤维，使得混凝土具有很好的抗裂性能。
（4）高密实性：UHPC的密实性能非常好，能够有效地防止水分和气体的渗透。
三、UHPC的配合比设计
1. UHPC配合比的基本要求
UHPC的配合比设计需要满足以下基本要求：
（1）水泥的掺量应该控制在200-600kg/m3之间。
（2）石英粉的掺量应该控制在500-1000kg/m3之间。
（3）硅灰的掺量应该控制在100-200kg/m3之间。
（4）钢纤维的掺量应该控制在4%-8%之间。
（5）外加剂的掺量应该控制在2%-8%之间。
2. UHPC配合比的设计方法
UHPC的配合比设计需要根据实际工程情况进行综合考虑，一般通过试验来确定最佳的配合比。具体的设计方法如下：
（1）确定混凝土的强度等级。
（2）根据强度等级和工程要求确定水泥的掺量。
（3）根据水泥的掺量确定石英粉的掺量。
（4）根据石英粉的掺量确定硅灰的掺量。
（5）根据硅灰的掺量确定钢纤维的掺量。
（6）根据钢纤维的掺量确定外加剂的掺量。
（7）进行试验，确定最佳的配合比，并进行调整和优化。
四、UHPC的性能研究
浅谈高性能混凝土hpc的性能以及配合比设计
鼹塑：整凰．
浅谈高性能混凝土(HPC)的性能以及配合比设计
卢建财余磊
(河南省公路工程局集团有限公司，河南郑州450000)
喃要j高性能漫凝圭制备的主要鼓术途径是掺优质治巨珍和件和高效减水烈，使高性能混凝土炙得既经济叉具有环境生态保护作用。本文以郑卅黄河公铰两用桥承台混凝主．为啻6对高性能混凝土的配舍比设计和性能倪热巨等方面进行探讨。
【荚键词1簖幽匏混凝土(HPC)：配合比：性能优越雎
双掺高性能混凝土在郑州黄河公铁两用桥C45承台中进行了成功
应用。现就此混凝土配合比在配制、性能及经济效益方面进行分析。
1原材料及承台混凝土的技术要求
1．1原材料情况
1)孟电P．042．5水泥：比表面积为335m2／kg,细度29％、密度
31lOkg／m3．28天实测强度值53BMpa；2)信阳¨区中砂：表观密度2694kg，m3、细度模数285、含泥量
14％：3)5—25连续级配碎石：表观密度2746kg／m3．针片状颗粒含量
4B％、含泥量05％、压碎值9．7％；
4)I级粉煤灰：密度2210kg／m气细度9-596，需水量比90％，
烧失量3．1％：
5)$95级磨细矿渣粉：比表面积352m2／kg、密度2720kg／m3、
28天活性指数”1％、需水量比93％：6)江苏博特聚羧酸高性能减水剖：减水率330％；
7)地下水。所用原材科各项性能指标实测值全部符合相关规范及设计文件的
要求。12．试验方法
配合比设计参照JGJ550—2000(普通混凝土配合比设计规程>、
JTJ041—2000
行：混凝土力学性能的测试依据GB81085进行。13承台混凝士拄术要求
技术指标：碳化环境(r3)、冻融环境(D3)、含气量≥5％、最大
水胶比O厶胶材用量340—450kg／m302配合比设计
配合比设计是其配合比的设计应以安全、经济、合理为原则，以耐久性、工作性、抗压强度为谢寸指标，并综合考虑和分析影响HPC
性能与配合比各种参数的因素来确定其配合比。
超高性能混凝土(UHPC)研究进展
民营科技2018年第4期科技创新超高性能混凝土（UHPC）研究进展
黄伟（重庆交大建设工程质量检测中心有限公司，重庆400074）
作为现今主要的建筑材料，混凝土优点众多，应用较为广泛，但其自重大、抗折、拉强度低，废弃料无法回收等缺点也很明显。20世纪初，混凝土28d抗压强度能够达到20～40MPa，到20世纪70年代，研究学者通过添加高活性外加剂以及高活性掺合料，做出强度近100MPa的高强混凝土（HighStrengthConcrete,HSC）。但大量工程实践表明，一味追求高强度，不提高抗拉强度、保证韧性，大型混凝土结构很容易破坏。后来有研究学者在混凝土制备中掺入一定量纤维生产出高抗压、抗拉的纤维增强混凝土（FiberReinforcedConcrete,FRC）。对于强度低于200MPa的称为RPC200，200～800MPa的称为RPC800，目前为止还未做出超过800MPa的RPC。因此，Larrad等人在1994年首次提出类似于RPC性能的超高性能混凝土（Ultra-highPerformanceConcrete，简称UHPC）的概念。1研究目的及意义与传统混凝土相比，超高性能混凝土有以下优点：1）性能上，良好的级配达到最大密实度以及剔除了粗骨料，使得UHPC的渗透性、碳化几乎为零，断裂性能优异，即使在沿海等高腐蚀恶劣地区也能很好的保证结构物使用功能；最重要的是，超高性能混凝土的水胶比能低到0.2以下，导致混凝土中存在大量未水化水泥颗粒，即使混凝土出现开裂情况也能很好的自行修复。2）经济上，对于类似大跨径大桥的建筑结构，能够很好的降低结构物厚度，有利于建筑结构物性能的满足；此外，很大程度上节约建筑材料，降低工程成本。若以中国每年的混凝土使用量计算，每立方米混凝土可节约水泥25kg，每年能节约水泥，节约标准煤，减少排放二氧化碳，还能大量利用粉煤灰等废渣。若全国能大量推广应用UHPC，能够节约国家大量经济费用，也为全世界的超高性能混凝土研究做出杰出贡献。3）生态环保上，超高性能混凝土不仅降低了水泥用量，而且能将粉煤灰、磨细矿渣粉等再次利用，符合当今对节能减排、可持续发展的要求。2研究应用现状2.1国外研究应用现状。美国早在1989年投资1000万美元用于“高级水泥基材料科技中心”建设，2002年法国土木工程学会完成超高性能纤维混凝土指南初稿，他们认为超高性能混凝土在保证高性能同时能够充分利用废料，低碳环保，具有广阔的发展前景；韩国提出超级桥梁计划，希望通过充分运用超高性能混凝土减少建设工程造价，减少能量以及排放，利用生态环保；目前越来越多的国家在研究、应用超高性能混凝土，从成熟的室内研究到逐步的实际工程运用，从普通的基础设施的盖板、电杆到特殊要求的核电、海洋工程，各国的专家都在充分利用超高性能混凝土，应用也越来越规范。2.2国内研究应用现状。中国最开始研究超高性能混凝土是在20世纪90年代，到如今从室内研究到实际工程已经取得较多成果，大量的学者专家如冯乃谦、巴恒静对超高性能混凝土的力学性能、耐久性以及制备级配都有深入研究。相应的应用主要有：中铁十九局制备出应用于石武客运专线强度达到139MPa的超高性能混凝土电缆槽盖板，在京石客运专线中也成功应用超高性能混凝土盖板，由于加入适当钢纤维且采用蒸汽养护，哈齐客运专线利用得当集料级配，制备出的超高性能混凝土氯离子渗透量仅为13C；而在迁曹铁路滦柏干渠大桥工程中，首次采用原材料为水泥、硅灰、磨细矿渣粉、优质粉煤灰、石英砂、钢纤维等以及采用蒸汽养护制度制备出超高性能的多孔预应力简支T形梁；其开创的产学研合作创新模式，尤其值得当前国内土木工程界借鉴。3存在不足及未来展望本文调研大量研究人员研究现状，总结出目前超高性能混凝土还存在的一系列问题以及对未来研究的方向作出展望如下：1）制备技术：经过多年的室内研究，超高性能混凝土的配合比设计、实验室制备技术已相对成熟，但由于应用到工程中还相对较少，且实验室制备成本较高，如何降低成本充分应用到实际工程中，还需要实现施工制备技术的突破。2）创新性研究：超高性能混凝土作为具有超高性能的混凝土材料，需要充分利用到各种结构建筑物中，以不同情况制备出特殊的超高性能混凝土，若在实际应用中仍沿袭传统混凝土应用方法，不区分不同结构要求，则是浪费对超高性能混凝土的应用，因此需要应用以及结构方面的创新，充分应用超高性能混凝土到各个应用领域，对工程材料、经济大量节省。3）材性测试方法与指标体系：力学性能试验中不同试验方法测试结果差异较大且没有有效分析，虽然已经在这方面有一些研究，但不同研究学者得出相差甚大；此外，超高性能混凝土的不同成型、养护制度对结构试件的强度、耐久性影响较大，一般需要高温、蒸汽养护，加压成型，对于实际工程难以达到要求，如何在常温、一般养护条件下达到超高性能，还需要进一步研究。参考文献[1]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社，1999.[2]冯乃谦.高性能混凝土结构[M].北京：机械工业出版社，2004.摘要：介绍国内外超高性能混凝土（UHPC）研究现状，并深入分析UHPC发展广阔前景、现阶段存在的不足以及未来主要研究方向。关键词：超高性能混凝土；研究现状；未来研究方向中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1673-4033（2018）04-0016-01
超高性能混凝土的配合比设计及性能研究 2
超高性能混凝土的配合比设计及性能研究
超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种具有卓越性能的混凝土，其在强度、耐久性和耐久性方面远远超过传统混凝土。本文将探讨UHPC的配合比设计及其性能研究。
一、UHPC的配合比设计
1. 硅酸盐材料的选择
UHPC的主要成分是细粉煤灰、二氧化硅和二氧化钛等硅酸盐材料。这些材料具有高度活性，并能够在混凝土中形成高强度胶凝材料的骨架结构。
2. 骨料的选择
在UHPC中，常采用细颗粒骨料，如砂、粉煤灰和二氧化硅等。这些骨料有助于提高混凝土的致密性和强度。
3. 掺合料的添加
为了进一步提高UHPC的性能，可以添加适量的掺合料，如钢纤维和超细粉等。钢纤维可以有效地增加混凝土的韧性和抗裂性能，而超细粉则可以填充混凝土中的细微孔隙，提高其致密性。
4. 水胶比的控制
UHPC的水胶比通常较低，一般在0.15以下。降低水胶比可以提高混凝土的强度和耐久性。
二、UHPC的性能研究
1. 强度特性
UHPC具有极高的抗压强度和抗拉强度。其抗压强度可以达到200MPa以上，抗拉强度可以达到20MPa以上。这使得UHPC在大跨度结构、高层建筑和耐火结构等特殊领域具有广泛应用前景。
2. 耐久性能
UHPC的耐久性能优异，能够抵抗氯离子渗透、碱-骨料反应和冻融循环等多种外界环境的侵蚀。这使得UHPC成为海上工程、桥梁和隧道等重要基础设施的理想材料。
3. 施工性能
尽管UHPC具有优异的强度和耐久性能，但其施工性能并不受影响。UHPC可以通过自流充填、喷涂和浇筑等多种方式施工，适应各种复杂结构的要求。
4. 经济性
尽管UHPC的成本较高，但由于其卓越的性能和耐久性，能够大幅度减少维修和更换的成本，因此从长远来看，UHPC的使用是经济可行的选择。
在总结中，UHPC的配合比设计及性能研究是推动混凝土技术发展的重要方向之一。通过精心选择硅酸盐材料、骨料和掺合料，并控制水胶比，可以得到高性能的UHPC。其在强度、耐久性、施工性能和经济性方面的优势使其成为未来建筑领域中不可或缺的材料。随着科学技术的进步，对UHPC的研究和应用将持续发展，为建筑行业带来更多的创新和突破。
地铁车站主体高性能混凝土配合比设计及性能研究
建筑理论与设计
地铁车站主体高性能混凝土配合比设计及性能研究
前言 摘要：通过掺入高效减水剂、调整胶凝材料组成、添加膨胀剂组分等方式提高或改善混凝土的各项性能，使其符合低氰、低碱、抗
渗且便于施工的要求。试验结果表明：通过掺入高效减水剂可减少单位立方米用水量及降低水胶比，提高混凝土的抗压强度及抗渗
等级；掺入粉煤灰和矿渣粉、膨胀剂可以明显改善混凝土内部结构，提高混凝土的抗渗性能及耐久性。
关键词：地铁车站；正交设计；高性能混凝土；氯离子含量；总碱量
２０１０年７月，合肥地铁１、２号线获国务院批准建设，合肥市正式进入地铁
时代。地铁工程与一般工程相比，具备独有的特点：工程造价高、设计使用年
限久、社会影响大。由于地铁车站一般为地下工程，对混凝土的防水及耐久性
能提出了较高的要求，地铁工程的防水质量是工程质量的重要目标，而由隧
道、车站等结构渗漏水而影响使用功能的事例在国内外都经常发生。因此，对
地铁车站主体混凝土配合比进行系统设计，以达到设计的防水要求是十分重
要的。
１．工程设计要求
该工程为合肥地铁１号线某站点地下车站主体结构，采用补偿收缩混凝
土（水中１４ｄ限制膨胀率≥１．５ ｘ １ ，水中１４ｄ、空气中２８ｄ限制干缩率≤３．０ ｘ
ｌ０ ），设计强度等级为Ｃ３５，抗渗等级为ＰＩＯ，设计坍落度为１２０～１６０ｍｍ，ｌｈ坍
落度损失小于５０ｒａｍ，水胶比不大于０．５０，胶凝材料最高用量不超过４００ｋ咖，。
混凝土中水溶性氯离子含量不应超过胶凝材料总重量的０．０６％，混凝土中总
碱量不得大于３．Ｏｋｇ／ｍ 。
２．原材料
（１）水泥：宜采用５２．５级水泥，比表面积大于３５０ｒｄ／ｋｇ；水泥碱含量应小于
０．６％；氯离子含量应小于０．ｏ６％。实测氯离子含量０．Ｏ１ １０％，碱含量０．４６％。
（２）砂：细骨料应选用Ⅱ区中砂，细度模数２．３～３．０，含泥量不应大于３％， 砂率控制在３５％一４０％。实测氯离子含量０ ０００８％。
超高性能混凝土(UHPC)研发与应用研究
超高性能混凝土（UHPC）研发与应用研究
发表时间：2019-05-06T11:01:01.250Z 来源：《建筑模拟》2019年第7期 作者： 程俊 余文科 王晓莹
[导读] 20世纪以来，随着社会经济的发展，工程结构朝更高、更长、更深方向发展，这对混凝土的强度提出了新的要求。
程俊 余文科 王晓莹
重庆房地产职业学院 重庆 401331
摘要：超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete，UHPC）具有极高的力学性能和耐久性能，作为一种新型材料引起了国内外众多学者的关注，纷纷开展了关于UHPC的研究，包括UHPC材料组成与结构性能的研究，发现其力学性能优异可有效地减轻结构自重，材
料致密能提高结构耐久性，由于上述众多优点，UHPC已经在桥梁工程、建筑工程等工程中被逐渐应用。
引言
20世纪以来，随着社会经济的发展，工程结构朝更高、更长、更深方向发展，这对混凝土的强度提出了新的要求。为满足这种要求，随着科技的进步，混凝土的强度得到了不断的提高。在20世纪20年代、50年代和70年代，混凝土的平均抗压强度可分别达到20、30、
40MPa。20世纪70年代末，由于减水剂和高活性掺合料的开发和应用，强度超过60MPa的高强混凝土（High Strength Concrete，HSC）应运而生，此后在土木工程中得到越来越广泛的应用[1-4]。
然而，单纯提高混凝土抗压强度，并不能改变其脆性大、抗拉强度低的不足。采用纤维增强的方法，产生了纤维增强混凝土（Fiber
Reinforced Concrete，FRC）[4]，其所用纤维按材料性质可划分为金属纤维、无机纤维和有机纤维等，最常用的是金属纤维中的钢纤维。随着社会的发展，许多特殊工程，如近海和海岸工程、海上石油钻井平台、海底隧道、地下空间、核废料容器、核反应堆防护罩等，对混凝
土的耐腐蚀性、耐久性和抵抗各种恶劣环境的能力等也提出了更高的要求。因此，人们又提出了将HSC包含在内的高性能混凝土（High
浅谈高性能混凝土的配制机理及应用前景
水利建设与管理・２０１０年第１期 ４１
浅谈高性能混凝土的配制机理及
湛影超
（河北省水利工程局 石家庄０５００２１）（岗南水库管理局 石家庄０５００２１）
【摘要】本文中高性能混凝土主要由水泥、粉煤灰、矿粉等多种胶材和外加剂及骨料组成，通过调整组分之间的关 系、组分的种类，得到高性能混凝土。通过研究配置的不同标号、组分的混凝土发现，其性能得到不同程度的提高，但 成本并没有增加，即性价比提高。随着国家基础建设的大力开展，高性能混凝土将得到更加广泛的应用。 【关键词】高效混凝土粉煤灰矿粉羧酸系高效减水剂 机理作用
ｌ概述
在工程施工中没有特殊要求的混凝土胶材主要是水 泥、粉煤灰，或只有水泥一种胶材，矿粉用到的较少，只有 在配置高性能混凝土时水泥、粉煤灰、矿粉才共同使用。 高性能混凝土指混凝土达到２８天或设计龄期后具有较 高的强度、抗冻性、抗渗性、抗腐蚀性、抗冲刷等性能，在 液态时混凝土拌和物就密度高，流动性、粘聚性、保水性 好。高性能混凝土主要用水利工程的复杂环境、公路桥梁
工程的大跨度梁扳、Ｔ型薄腹梁等。配置高性能混凝土的 技术途径是在水泥中掺人粉煤灰、聚羧酸系减水剂和优
质的活性矿物掺合料（即矿粉）。粉煤灰、矿粉作为混凝土 的掺合料，掺人混凝土中不仅可以节省水泥用量，大幅度
降低水灰比，从而提高混凝土强度，降低胶凝材料水化 热，而且可以改善混凝土的绝热温升，使混凝土的结构更
密实，从而减少裂纹的出现，提高抗渗、抗冻及抗海水酸 及硫酸盐等的化学侵蚀能力，还具有抑制碱一集料反应 等效果。但是人们却忽略了高性能混凝土性价比的优势。 南水北调中线京石应急供水工程段Ｓ８标试验室结合该
工程所用配比对多组分胶材混凝土的性能和性价比进行 了研究对比，得出这种混凝土将得到更加广泛应用的结
论。下面以鹿泉鼎新水泥，上安电厂ＩＩ级粉煤灰、河北晶
金实业有限公司生产的Ｓｑ５矿粉，河北省外加剂厂生产的 高效羧酸减水剂ＤＨ，，和奈系高效减水剂ＤＨ，，正定中
超高性能混凝土研究及工程应用现状
74CHINA CONCRETE 2023.12 NO.174工作研究Work Research引言随着社会经济和科技水平的快速发展，混凝土材料作为一种复合建材产品广泛应用于楼房建筑、公路铁路的桥梁和隧道等工程建设中，特别是高层建筑、大跨度建筑的不断涌现，迫使混凝土材料朝着更高强度、更高耐久性和更高可靠性的方向发展。20世纪90年代，法国Bouyues公司开发了一种活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，RPC），这是超高性能混凝土的雏形[1]，相比普通的混凝土材料，其具收稿日期：2023-9-4第一作者：耿春雷，1980年生，博士，高级工程师，主要研究方向为煤系固废的综合利用、煤矿注浆相关技术、钢筋混凝土的缺陷预防及治理技术和超高性能混凝土技术研究，E-mail：**********************.cn、**************项目信息：国家能源投资集团有限责任公司科技创新项目（编号：GJNY-23-31-1）超高性能混凝土研究及工程应用现状耿春雷 董 阳 左然芳 巩思宇 张 栋北京低碳清洁能源研究院 北京 102211摘 要：随着高层大跨度及有特殊功能要求建筑物的设计建造，混凝土朝着更高强度、更高耐久性和更高可靠性的方向发展，在这种背景下，超高性能混凝土（UHPC）应运而生，因其能改善环境、提高经济效益、解决工程中的疑难问题，且具备优异的力学性能和耐久性能，成为学者研究的热门课题。本文从基本设计原理、优异的物理性能、环保性能、相关标准的建立情况以及工程应用情况出发，对UHPC的研究和应用进展进行了详细的说明，同时提出UHPC发展的趋势和研究重点：一是通过优化UHPC的配合比设计和原材料选择，降低其浆体的粘度，采用价格低廉的固体废弃物替代部分现有的UHPC原材料，降低UHPC的成本；二是研究合理的养护方式，降低现有养护方式的高能耗和高成本，同时促进未水化水泥的水化进程；三是发展钢丝（钢筋）网骨架增强UHPC和少纤维甚至无纤维UHPC，不仅能够降低UHPC的成本，而且能提升UHPC的抗折、抗压强度；四是针对UHPC的特性制定耐久性标准，为日后UHPC的进一步推广应用提供指导和建议。关键词：超高性能混凝土；设计原理；耐久性；工程应用Research and Engineering Application Status of Ultra-high Performance ConcreteAbstract: With the design and construction of high-rise buildings with large spans and special functional requirements, concrete is developing towards higher strength, durability, and reliability. In this context, ultra-high performance concrete (UHPC) has emerged as the times require. Due to its ability to improve the environment, increase economic benefits, solve difficult engineering problems, and possess excellent mechanical and durability properties, it has become a hot research topic for scholars. This article provides a detailed explanation of the research and application progress of UHPC based on its basic design principles, excellent physical properties, environmental performance, establishment of relevant standards, and engineering applications. At the same time, it proposes the development trend and research focus of UHPC: firstly, it is to optimize the mix design and raw material selection of UHPC, reduce the viscosity of its slurry, and replace some existing UHPC raw materials with low-cost solid waste to reduce the cost of UHPC; secondly, it is to study reasonable maintenance methods to reduce the high energy consumption and high cost of existing maintenance methods, while promoting the hydration process of unhydrated cement; thirdly, the development of steel wire (steel bar) mesh skeleton reinforcement for UHPC and low fiber or even no fiber UHPC can not only reduce the cost of UHPC, but also improve the flexural and compressive strength of UHPC; fourthly, it is to develop durability standards based on the characteristics of UHPC, provide guidance and suggestions for further promotion and application of UHPC in the future.Key words: Ultra-high performance concrete; design principle; durability; engineering application75总174期 2023.12 混凝土世界工作研究Work Research有更高的耐久性能[2]、更优异的力学性能[3]等。国外研究人员于1994年提出了“超高性能混凝土”（Ultra-high Performance Concrete，简称UHPC）的概念[4]，当时主要用来指代RPC，并非现在意义上的UHPC，随后UHPC开始逐渐成为世界各国学者和工业界研究的焦点。相关研究报道主要集中在UHPC的制备、力学性能、耐久性能等方面，但由于其相较普通混凝土的制备工艺更加复杂，原材料要求及生产成本更高，造成UHPC在实际工程应用中的占比非常小。基于此，本文对UHPC的设计原理、物理性能指标、低碳性能、工程应用案例、国内外相关标准等方面进行详细介绍，分析UHPC在应用中存在的不足，并提出其未来发展的方向和趋势，以期为UHPC的发展提供一定的参考和建议。 1 UHPC的设计原理对混凝土来说，想要获得更高的强度，需要尽可能地增大原材料的堆积密度[5]。因此学者们[3,6]先后提出不同的堆积密度模型，包括线性堆积密度、可压缩堆积、悬浮固体[7]等模型。在影响UHPC强度方面，最主要的因素有两个，一是孔隙率，获得低孔隙率的关键是原材料具有高堆积密度；二是微裂纹，如何减少微裂纹的产生和发展决定了UHPC的强度。因此，在保证最大堆积密度和最少裂纹的基础上，提出了UHPC的设计原理：（1）基体堆积密实度最大化。确定UHPC原材料的最佳颗粒级配，实现原材料的最大堆积密度；确定减水剂类型及最优掺量，提高拌合物的工作性能，大幅降低UHPC配制的水灰比。（2）提升基体均质性。去除或减少粗骨料的使用，增加胶凝材料的使用，从而减少骨料的内部缺陷，降低界面缺陷带来的强度减小风险[8]；掺入高活性粉体，例如硅灰或球型粉煤灰，不仅能起到填充和火山灰反应作用，而且能提供浆体颗粒之间的润滑作用，减少浆体中的孔隙；采用高速强制搅拌制浆的方法，并配合振捣灌注成型使浆体变得更加密实。（3）减少微裂纹的产生。在新拌混合物内掺入高强度纤维，如超细钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维[9]等，用于增加材料的韧性和延性，减少微裂纹的产生；通过给浆体加压，排出浆体中未参与水化的拌合水，从而降低UHPC在硬化过程中产生微裂缝的风险。（4）保持基体体积稳定性。通过添加化学试剂并控制掺量，可以有效控制基体的自收缩；初凝后，采取热养护方式，可促进氢氧化钙与二氧化硅发生反应，优化水化产物分布和形貌，使UHPC在后期服役过程中体积保持稳定。 （5）纳米技术改性。近年来，已有大量研究将纳米碳管、超细粉煤灰[10-11]、超细矿粉、纳米二氧化硅、超细水泥、以及稻壳灰[12-13]等纳米级材料掺入制备UHPC的原材料中进行改性。研究表明[14]，掺入的纳米颗粒主要起到填充效应、表面效应和小尺寸效应，使UHPC的强度和耐久性能得到显著提高。 虽然UHPC的配合比设计有众多理论模型的指导，但是在使用一种或者多种模型对其进行指导时，往往存在一定的偏差，同时由于UHPC成分复杂多样，而且相同成分不同批次之间也存在一定差异，并且随着纳米材料的使用，现有模型已无法满足UHPC材料的配合比设计。因此，根据新时代UHPC的发展要求和现场施工需求，优化现有理论模型，发展新的理论模型，结合实际经验，形成模糊设计模型，从而实现UHPC配合比设计的科学性、定量性、适应性以及可应用性，是UHPC配合比设计理论的发展方向。2 UHPC的性能特点分析（1）UHPC的超高强度。UHPC的抗压强度、抗弯强度、延伸性能及吸能性能等是普通混凝土和高性能混凝土（High Perfomance Concrete）的数倍[15]。UHPC的优异性能除了在原材料选择方面，也很大程度上得益于高温养护工艺[16-17]，这主要是由于UHPC的水胶比一般不超过0.22，因此其内部存在大量水泥发挥物理填充作用[18]，高温养护工艺不仅可以提高原材料中的高活性粉体火山灰效应，而且可以加速水泥的水化反应程度，使UHPC在微观上更加紧密，强度更高[19]。此外，UHPC存在显著的尺寸效应，虽然尺寸与强度之间尚未形成明确的比值关系，但是国内研究者采用边长40～150 mm立方体试件测量的强度值高于边长100 mm立方体试件测量的强度值[20]数十兆帕。76CHINA CONCRETE 2023.12 NO.174工作研究Work Research（2）UHPC的优良韧性。混凝土最大的缺陷是脆性大，所以在设计UHPC配合比时可掺入微细钢纤维，大幅提高其断裂能[21]，与普通混凝土相比，其断裂能高两个数量级以上[22]。（3）UHPC的优异耐久性。UHPC无论是在空气渗透系数、氯离子渗透系数还是碳化、冻融等方面的耐久性均优于高强混凝土和普通混凝土。刘斯凤等[23]对UHPC的耐久性进行研究，发现采用高压养护的UHPC置于水中浸泡90 d后，其抗压强度仅下降0.5%，而采用标准养护和热水养护的UHPC，其抗压强度不降反增；此外，UHPC的抗碳化性能、抗冻融性能和耐卤水腐蚀能力均表现优异，证明UHPC的耐久性远高于其他水泥基材料。朱猛[24]和王月[25]系统研究了海洋环境下海水侵蚀、冻融循环、干湿循环等单因素及耦合因素作用对UHPC力学性能的影响规律，发现UHPC具有优异的耐久性。UHPC优异的耐久性得益于低水灰比，使其具有高致密度、低孔隙率、纳米级的孔径结构[26]，掺入多种不同粒径的活性掺合料和级配细骨料优化颗粒级配，使混凝土内部缺陷（孔隙与微裂缝）减少[27]，从而提高了UHPC的抗渗性，毛细水和有害离子难以进入混凝土内部[28]。（4）UHPC的低收缩与徐变。UHPC由于自干燥效应导致内部相对湿度较低，发生自收缩效应，使UHPC内部产生微小裂纹，从而影响混凝土结构的使用寿命。采用预制UHPC构件可以避免微裂纹产生，除了在热养护期间UHPC会产生收缩外，在热养护结束后，UHPC基本无收缩现象。此外，掺入钢纤维可以分散毛细管的收缩应力，避免局部应力集中，可有效抑制UHPC的收缩，从而减少混凝土内部微裂纹的产生和扩展，及UHPC裂缝的产生[29]。（5）UHPC的抗高温爆裂性。通常认为混凝土在高温爆裂中的影响具体表现为：混凝土的质量快速流失，使得混凝土内部也处于高温环境中；混凝土的表层碎片化，且碎块四处飞溅；混凝土受力截面的显著减少，引起承载力的下降；在高温环境中，钢筋容易软化，使构件的承载力快速下降，甚至完全破坏[30]。 UHPC在制备过程中会掺加大量的有机纤维或者钢纤维，对于其抗高温爆裂性能具有抑制作用[31]。有机纤维会在UHPC中呈现三维乱向分布，并且在温度升高时融化，形成水蒸气逃逸的孔道[32]，使UHPC在高温后仍然有较高的残余抗压强度[33]，同时研究[30]还发现随着温度的升高，残余抗压强度呈现先增加后降低的趋势。UHPC中的钢纤维在高温时，由于其快速导热效应可很好地平衡UHPC内部因为热量传递产生的温度梯度，消除热应力，避免其开裂和碎片化[34]；有研究表明[35]，UHPC经过高温后，其残余抗压强度随着钢纤维掺量的增加呈现先增加后降低的趋势。（6）UHPC的裂缝自愈合性。尽管UHPC具有优异的性能，但长期在严酷复杂的环境中也容易受外部因素的诱导，形成微缝，甚至在持续承受荷载的过程中，微缝也会扩展演化成为有危害的宏观裂缝[36]。UHPC基体结构的致密性和纤维的增韧效应也使其裂缝常以多重微缝的形式存在[37]，同时，UHPC与普通混凝土相比，不仅胶凝材料用量更大，而且水胶比更低，所以有大量未完全水化的水泥熟料和辅助胶凝材料存在于UHPC内部，在遇到水时，会发生火山灰的二次水化反应[38]，生产的水化产物可以有效封闭UHPC的微裂纹，从而使UHPC具有良好的裂缝自愈合性能。（7）UHPC的低碳环保性能。UHPC可实现工程结构轻量化、节约原材料、减少碳排放，拥有免维护的超长服役寿命，是一种低碳环保型材料。在构件设计时，由于UHPC强度高，可以使用比普通混凝土更小的截面尺寸，设计更复杂和更有创新性的截面形状，实现相同的承重能力、跨越能力，最终达到节约材料的效果。所以在同一工程中，采用UHPC时需要更少的水泥量，意味着可以减少水泥的生产量，从而降低能量消耗，减少CO2和其他有害气体的排放，对实现建筑行业的节能减排、绿色低碳具有非常重要的意义。同时，UHPC的耐久性能十分优异，设计寿命是普通混凝土的2～3倍，节约了重复拆除和建造构筑物的人力和物力资源。3 UHPC的相关标准3.1 国外标准国外关于UHPC的标准最早出现在2001年，以下是比较具有代表性的标准和指南[39]：2001年，法国土木工程协会（AFGC）与土木结构设计管理局（SETRA）率先颁布了UHPC暂行设计指南《超