超高性能混凝土(UHPC)的具体性能怎么样?

关于公示《超高性能混凝土(UHPC)装饰制品》等三项协会标准(征求意见稿)并征集意见的通知

  由中国建筑材料联合会归口的《超高性能混凝土(UHPC)装饰制品》(-xbjh)、《预制混凝土桩生产用设备及部品部件》(2020-73-xbjh)、《混凝土保水剂》(2020-67-xbjh)等三项协会标准征求意见稿已完成,根据《中国建筑材料联合会协会标准管理办法》(中建材联标发〔2013〕111号)规定,现予以公示,截止日期为2021年9月11日。如对上述三项协会标准(征求意见稿)有不同意见,请在公示期间填写《协会标准征求意见稿回函意见表》并发送至中国建筑材料联合会标准质量部邮箱,同时抄送相应标准起草单位邮箱,邮件主题请注明:“标准名称+建材协会标准公示反馈”。

  联系人:中国建筑材料联合会标准质量部 王欣宇

  地 址:北京市海淀区三里河路11号

中国建筑材料联合会 

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    UHPC中有掺入的钢纤维或者聚合物纤维,而RPC也是DSP材料与纤维增强材料复合而成的高性能混凝土,它们都是水泥基结构工程材料。

    UHPC的性能特点可以用超高强、高韧性和高耐久性来概括。

    超高强:指的是UHPC可实现水泥基材料强度的抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗冲击等跨越式的提高。

    高韧性:UHPC能够有效利用钢纤维的强度及其与胶凝材料浆体的紧密粘接来实现高韧性。

    高耐久:在无裂缝的状态下,UHPC的气体、液体渗透性都很低;而在高应变和微裂缝状态下,UHPC的渗透性也能够保持在很低的水平,而微裂缝还具备良好的自愈合能力,因此UHPC结构拥有高耐久性的潜力,UHPC的耐久、耐候性能远远超越钢材、铝材、塑料等其他结构工程材料。

    活性粉末混凝土rpc的特点也可以用高强度、高韧性、高耐久性来概括。

    rpc和UHPC的差别就是强度的分别,一般来说抗压强度大于150MPa的混凝土就可以称为超高性能混凝土uhpc,所有说rpc是uhpc其中的一种。

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UHPC的“超高力学性能”主要体现在超高抗拉强度(单轴抗拉和弯曲抗拉强度)和高韧性,这依靠加入短纤维来实现。早期使用直径0.15~0.4mm、长度6~12mm的平直光圆钢纤维,可将UHPC的抗拉强度提高到30MPa,断裂能达到1,500~40,000 N/m(钢纤维体积含量2%~12%,详见表1),使UHPC跨入韧性、高韧性材料的行列(断裂能超过1,000J/m2划分为韧性材料)。现在,使用异形,特别是扭转形高强钢纤维,可以进一步提高UHPC的抗拉强度、变形能力、韧性或断裂能。此外,高强高模的聚乙烯醇(PVA)纤维也用于UHPC的增强与增韧;聚乙烯(PP)纤维用于提高UHPC的耐火能力。

 UHPC最具吸引力的另一个性能是潜在的超高耐久性。根据理论UHPC没有冻融循环、碱-骨料反应(AAR)和延迟钙矾石生成(DEF)破坏的问题;在无裂缝状态,UHPC的抗碳化、抗氯离子侵入、抗硫酸盐侵蚀、抗化学腐蚀、耐磨等耐久性能指标,与传统高强高性能混凝土(HSC/HPC)相比,有数量级或倍数的提高。但UHPC不耐硝酸氨腐蚀,因为钢纤维会较快锈蚀。

UHPC具有非常好的微裂缝自愈能力。由于水胶比非常低,UHPC拌和水量仅能供部分水泥水化,绝大多数水泥颗粒的内部处于没有水化状态。因此,水或水汽进入UHPC的裂缝,暴露在裂缝表面的水泥颗粒未水化部分就会“继续”水化;结合了外界水分的水化产物体积大于水泥熟料体积,多出来的体积能够填堵裂缝,见图4[7]。试验和工程验证表明,UHPC的裂缝自愈不仅能够封闭微裂缝降低渗透性和保持良好耐久性,同时还起“胶结”裂缝作用,可在一定程度上恢复混凝土因裂缝降低的力学性能[7]。

UHPC的耐久性能中,表面钢纤维的锈蚀一直令人关注。靠近表面的钢纤维保护层很小,还可能露出表面,在潮湿或腐蚀性环境(氯盐、酸性等环境),表面钢纤维有较快发生锈蚀的危险性。目前10~15年的试验和实际工程观察表明,只要钢纤维不露出表面,UHPC密实的基体能够非常有效地保护钢纤维不锈蚀,露出表面钢纤维的锈蚀没有扩展到内部,仅限于表面,但会影响表面美观。因此,对于有装饰功能的UHPC结构,需要采取措施防止钢纤维暴露或使用不锈蚀纤维。

与钢结构相比,UHPC结构的优势在于高耐久性和几乎没有维护费用,并容易达到建筑防火要求。与传统的钢筋混凝土结构相比,UHPC结构寿命可成倍提高。根据理论分析、现有的暴露试验以及实际工程检验结果,预期UHPC结构寿命,在腐蚀性自然环境中(如海洋环境)可以超过200年以上;在非腐蚀环境(如城市建筑)可以达到1000年。在正常使用环境条件下,UHPC结构的设计工作寿命为100年。耐久性中的碳化、钢纤维与钢筋锈蚀、冻融循环、硫酸盐侵蚀和碱-骨料反应属于免检项目,但重化学腐蚀和耐火性能是需要检验的项目。

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