UHPC性能混凝土早將其應用到實際中的是橋梁,它簡化了施工工序,使結構具有更高安全性能的同時,還降低了后期維護成本,并且全壽命周期的綜合成本更普通混凝土橋梁。而后隨著人們的建筑審美不斷提升,越來越多的開始在外形上追求個性化、藝術化。傳統(tǒng)的工藝材料已然無法滿足,因此UHPC憑借其的性能,便自然而然地被應用到建筑設計中。下面為大家詳細介紹UHPC性能混凝土。
UHPC屬于現代材料,了水泥基材料(混凝土或砂漿)與纖維、鋼材(鋼筋或高強預應力鋼筋)的復合模式,大幅度提高了纖維和鋼筋在混凝土中的強度利用效率,使水泥基結構材料的全面性能發(fā)生了跨越式進步。使用UHPC可以建造輕質高強和高韌性的結構,改變混凝土結構“肥梁胖柱”狀態(tài);其結構所擁有的耐久性和工作壽命,遠遠鋼、鋁、塑料等其它所有結構材料。
上世紀七十年代初的一些試驗研究證實,提高水泥凈漿的密實度,可以有效提高強度。丹麥學者H.H. Bache教授發(fā)展的DSP(Densified System with Ultra-Fine Particles)理論,即:用充分分散的超細顆粒(硅灰)填充在水泥顆粒堆積體系的空隙中,實現顆粒堆積致密化。借助減水劑的分散作用,硅灰顆粒填充占據了水泥顆粒間的空隙即大量原本是水填充的空間,從而大幅度減小固體顆粒堆積的空隙率以及漿體的需水量,DSP體系可以使水膠比降低到0.10~0.20的低水平。使用高強骨料,DSP基體混凝土的抗壓強度可以達到280MPa,但脆性非常大;同時使用鋼纖維增強增韌(即UHPC),抗壓強度可達到400MPa(常溫養(yǎng)護)。更進一步,法國使用高壓成型和高溫高壓(壓蒸)養(yǎng)護的活性粉末混凝土(RPC),高抗壓強度達到了800MPa。
單純的抗壓強度往往伴隨著“脆性”,并不意味“性能”。UHPC的“力學性能”更主要體現在抗拉強度(單軸抗拉和彎曲抗拉強度)和高韌性,這依靠加入短纖維來實現。早期使用直徑0.15~0.4mm、長度6~12mm的平直光圓鋼纖維,可將UHPC的抗拉強度提高到30Ma,斷裂能達到1,500~40,000 N/m(鋼纖維體積含量2%~12%),使UHPC跨入韌性、高韌性材料的行列(斷裂能超過1,000J/m2劃分為韌性材料)?,F在,使用異形,特別是扭轉形高強鋼纖維,可以進一步提高UHPC的抗拉強度、變形能力、韌性或斷裂能。此外,高強高模的聚乙烯醇(PVA)纖維也用于UHPC的增強與增韌;聚乙烯(PP)纖維用于提高UHPC的耐火能力。
性能混凝土密度大、表面光潔度高、質地細膩,有溫潤如玉之感,加上其的物理性能,且可塑性,可以實現更多復雜多變的造型。
目前,性能混凝土已經在實際工程中得到應用,如大跨徑人行天橋、公路鐵路橋梁、薄壁筒倉、核廢料罐、鋼索錨固加強板、ATM機保護殼等??梢灶A計,未來性能混凝土會有越來越多的應用。圖1為性能混凝土構件及試驗。
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