UHPC堪稱耐久性好的工程材料,適當(dāng)配筋的UHPC力學(xué)性能接近剛結(jié)構(gòu),同時UHPC具有優(yōu)良的耐磨、抗爆性能。因此,UHPC特別適合用于大跨徑橋梁、抗爆結(jié)構(gòu)(軍事工程、銀行金庫等)和薄壁結(jié)構(gòu),以及用在高磨蝕、高腐蝕環(huán)境。目前,UHPC已經(jīng)在一些實(shí)際工程中應(yīng)用,如大跨徑人行天橋、公路鐵路橋梁(實(shí)例見表3)、薄壁筒倉、核廢料罐、鋼索錨固加強(qiáng)板、ATM機(jī)保護(hù)殼,等等??梢灶A(yù)計,還會有越來越多的應(yīng)用。
性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,簡稱UHPC)是以其“三高”而著稱,即耐久性高、工作性高、強(qiáng)度高,被稱為21世紀(jì)混凝土。在我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中,隨著綠色混凝土工程材料的推進(jìn)和發(fā)展,強(qiáng)混凝土在改善環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益、解決工程中的疑難問題等方面引起了們的關(guān)注。
UHPC性能混凝土據(jù)了解,目前混凝土強(qiáng)度等級常溫養(yǎng)護(hù)有C200,高溫養(yǎng)護(hù)高強(qiáng)度達(dá)到C800(也就是抗壓強(qiáng)度達(dá)到800MPa),稱作性能混凝土(UHPC)或活性粉末混凝土(RPC)。
不過,C800、C400都是試驗(yàn)室試塊的抗壓強(qiáng)度紀(jì)錄。真正實(shí)際應(yīng)用的性能混凝土,強(qiáng)度范圍在150~250MPa,也就是C150,C250。國內(nèi)也能做到這個強(qiáng)度水平,但還沒有廣泛應(yīng)用。
UHPC的強(qiáng)度有多大
既然UHPC是性能混凝土,那它的性能究竟可以達(dá)到多高?以混凝土主要的抗壓性能來看,普通混凝土的抗壓強(qiáng)度差不多在15Mpa-30Mpa(每平方米可受力20-30噸),而我們?nèi)粘I钪杏捕群芨叩纳F,抗壓強(qiáng)度一般在200Mpa (每平方可受力200噸),據(jù)說UHPC抗壓強(qiáng)度高卻可以達(dá)到810Mpa(每平方米可受力810噸
UHPC的"三高"
性能混凝土主要以“”三高”著稱:強(qiáng)度高、耐久性高、工作性高。
『強(qiáng)度高』
上文已經(jīng)提過UHPC高抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到810Mpa,因?yàn)槊總€國家的工藝水平有較大差異,對UHPC低也要求抗壓達(dá)到150Mpa以上, 抗剪力達(dá)到25Mpa以上,且高隔熱、高防水,質(zhì)地細(xì)膩,基本可以隔絕一切有害介質(zhì)??芍^是 擎天白玉柱,架海紫金梁,立扛起一片天。
『耐久性高』
傳統(tǒng)混凝土不可避免得,自身具有很多的縫隙。在高溫或低溫、陰雨連綿或是艷陽高照的情況下縫隙便會進(jìn)一步放大使用壽命低,而UHPC自身基本沒有任何縫隙,即使受外力影響產(chǎn)生細(xì)微的縫隙,UHPC還具有神奇的自愈能力。
UHPC 早多應(yīng)用于橋梁建設(shè),以此來減少結(jié)構(gòu)的自重,提升結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性。使用壽命可以達(dá)到100年以上。
『工作性高』
與傳統(tǒng)混凝土“粗、笨、厚、重”等特點(diǎn)不同,UHPC依仗著自己強(qiáng)悍的物理特性,可以將結(jié)構(gòu)極度得輕量化,具有強(qiáng)烈的視覺美感。設(shè)計師借助其優(yōu)良的性能完全可以將天馬行空的想象落到實(shí)處。
UHPC密度大、表面光潔度高、質(zhì)地細(xì)膩有溫潤如玉之感,普通混凝土在UHPC面前完全是個糙漢子。不僅如此,低的低孔隙率也使得UHPC不易被污染,清潔維護(hù)工作好做。
UHPC為何如此強(qiáng)悍
傳統(tǒng)混凝土一般是由水泥、摻合料、砂石、水等成分按一定比例進(jìn)行配制,經(jīng)過攪拌和在一定的養(yǎng)護(hù)之后便形成以骨料(砂石)和水泥漿為主的水泥基復(fù)合材料。 但傳統(tǒng)混凝土的骨料與水泥漿在物理和力學(xué)性能上,有較大的差異,主要受以下三個方面的制約:
水泥漿含水在高溫或低溫?zé)崦浝淇s的作用先,骨料和水泥漿之間天然便會產(chǎn)生縫隙。
第二以砂石為主的骨料硬度不高且體積較大在外力的用下會使縫隙進(jìn)一步放大,一般來說骨料的體積越大裂縫越大。
第三傳統(tǒng)混凝土在攪拌過程粗糙,使得起支撐作用的骨料在水泥漿的分布并沒有很均勻且孔隙率比較高,大大降低混凝土的抗壓能力。