性能混凝土的设计理论是大堆积密度理论(densified particle packing),其组成材料不同粒径颗粒以佳比例形成紧密堆积,即毫米级颗粒(骨料)堆积的间隙由微米级颗粒(水泥、粉煤灰、矿粉)填充,微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒(硅灰)填充。早在1931年,Andressen就建立了大堆积密度理论的数学模型。然而,直到上世纪七十年代末,在减水剂技术与产品性能大幅度提高的基础上,采用该模型设计配制的代性能混凝土才在丹麦奥尔堡Cement og Beton Laboratiet(水泥与混凝土试验室)诞生,称作CRC(Compact Reinforced Composite,密实增强复合材料)。CRC与目前的UHPC达到基本相同的力学性能,高抗压强度超过400MPa,使用烧结铝矾土作骨料,同时使用钢纤维提高材料的韧性,所以称作“复合材料”。受到当时减水剂性能的限制,CRC或早期UHPC比较粘滞,振捣密实较困难,还不便于现浇应用。上世纪九十年代,欧洲开展了合作研究项目,世界各地也广泛开展相关研究,这种材料获得一个新名称“活性粉末混凝土,简称RPC”。“性能混凝土UHPC”的名称形成于本世纪,因为与早期的CRC或RPC相比,随着设计理论的完善、效减水剂(聚羧酸系)问世和配制技术的进步,这种材料已具备了普通混凝土的施工性能,甚至可以实现自密实,可以常温养护,已经具备广泛应用的条件。
性能混凝土可以有效减小结构自重。在具有相同抗弯能力的前提下,UHPC结构的重量仅为钢筋混凝土结构的1/2-1/3,几乎与钢结构相近。掺钢纤维的UHPC具有较高的抗拉强度和的韧性,这样就可以避免抗剪钢筋的使用,从而在设计中采用更薄更新颖的截面形式,用于市政工程中的立交桥、过街天桥以及城市轻轨高架桥等工程。
uhpc混凝土是一种水泥基复合材料,它是以水泥为胶结剂,结合各种集料、外加剂等而形成的水硬性胶凝材料。混凝土是当今用量大的建筑材料,与其他建筑材料相比,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、应用方便等特点。从社会发展和技术进步的角度来看,在今后相当长的时间内,混凝土仍是应用广、用量大的建筑材料。
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