超高性能混凝土UHPC研究综述

超高性能混凝土（UHPC） -研究综述
主讲人： 金凌志 2016.4
课程性质和地位
性质：超高性能混凝土（Uitra high Perforance Conc rte）结构研究与应用是一门研究型选修课。 地位：是一门提高本科生专业素养，扩展国际视野，培 养科研能力的拓展课程，也是给准备考研的同学提供超 前学习机会的课程。 前期基础课程：混凝土结构设计原理及混凝土结构、房 屋建筑学、土木工程材料、材料力学、理论力学、结构 力学等。
课程学习要求
1 实践为主，积极参与研究生的ＲＰＣ梁抗剪结 构试验，学习试验方法，了解试验过程，有时间 尽量多可能积极参与试验。 ２ 对UHPC的（ＲＰＣ）相关内容要多看资料， 及时做笔记，掌握材料配比，熟悉试验参数，观 察试验现象，分析试验结果。 ３ 通过学习和参与试验，完成一篇 3000字的试验 报告，或者写作一篇科研论文。
2、法国土木工程学会在大量研究的基础上，于2002 年制订了超高性能纤维混凝土的指南（初稿）。
3、日本土木工程协会也于2004 年制订了相应的设计 施工指南（初稿），并于2006年出版了英文版本。
高强混凝土 4、韩国提出了各一个国超研级桥究梁的进计展划，希望通过
应用UPHC建造桥梁，减少 20%的工程造价，在 10年内节省20亿美元的投资，减少 44%二氧化碳 的排放量和减少 20%的养护费用。
1 UHPC制备基本原理与
技术指标
普通混凝土作为一种多孔的不均匀材料，孔结构是影 响其强度的主要因素，而固体混合物的颗粒体系所具有的 高堆积密实度是混凝土获得高强度的关键。
1997 年第一座UHPC桥加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC桥建成以来，十几年
间全世界也仅建成３０余座，且以中小跨径与人行桥为主。在中国，ＵＨＰ
Ｃ 实际工程应用也极少，以桥梁为例，仅在铁路上有１座梁桥的应用，目
前１ 座公路梁桥正在建设之中。
UHPC运用不理想的原因
一方面，有关ＵＨＰＣ 的研究主要集中在发达国家， 而这些国家已完成大规模的基础设施建设，推动其研究与 应用的市场动力不足；另一方面，发展中国家虽然有较大 的基础设施建设的需求，但是基础研究不足和ＵＨＰＣ 价 格较高，影响了其在工程中的应用。
5、我国从 20世纪90年代开始了 UHPC的研究，取得了 系列研究成果，国家标准《活性粉末混凝土》已于 2015年2月出版。
０引言
高性能混凝土 会议
1、2004年9月在德国的卡塞尔举行的 UHPC 国 际会议上，与会专家认为 UHPC虽然被命名为混凝
土材料，但是却可以认为是一种新型材料，是新一 代水泥基建筑材料。
8）20世纪90年，法国 Bouygues在DSP、 MDF及钢纤维混凝土研 究基础上，研发出RPC。
10) 以ＲＰＣ 制备原 理为基础的ＵＨＰＣ 材料的研究与应用， 是当今水泥基材料发 展的主要方向之一。
０引言
高强混凝土各国研究进展
1、美国国家科学基金会于１９８９年投资建立了一个“高 级水泥基材料科技中心”，美国联邦公路局以ＲＰＣ 为 研究对象，对ＵＨＰＣ 开展了系统的研究，进行了1000 多个试件的测试，研究内容包括配制技术、强度、耐久 性和长期性能等力学性能。
相对于其他材料，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。
０引言
?缺点 自重大、脆性大和
强度（尤其是抗拉强度） 低，使用范围狭窄；对于 低强度的混凝土，在满足 相同功能时用量较大，不 符合国家节约、降耗要求。
高强混凝土的发展
０引言
1）20年代、 50年代和70年 代,混凝土的 平均抗压强度
2、2009年在法国马赛举行的超高性能纤维增 强混凝土国际会议上，与会专家认 UHPFRC低碳
环保且性能优异，可以用来建造低碳混凝土结构， 在未来必将得到大力发展。
０引言
高性能混凝土运 用情况
UHPC运用情况
尽管ＵＨＰＣ 自出现以来，不断被应用于桥梁、建筑、核电、市政、
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海洋等工程之中，然而应用发展远低于预期。以应用最多的桥梁为例，自
０引言
高性能混凝土运用情况
我国研究高性能混凝土的意义： 1）在今后相当长一段时间内，中国仍处于 大建设 时期，随着对节能减排、可持续发展要求的不断提 高，对混凝土性能的要求也将越来越高。 2）高性能混凝土推广应用是强化 节能减排、防治 大气污染 的有效途径，能提高建筑质量，延长建筑 物寿命，提升防灾减灾能力，有利于推动 水泥工业 结构调整 。 3）为中国UHPC 技术、混凝土材料与工程结构走 在世界前列 做出积极的贡献。
性掺合料的开发和 种恶劣环境的能力提 隙率，制备的
应用，强度超过60 Mpa。
出高性能混凝土(HPC） 150~200Mpa混凝土得 到运用。
高性能混凝土的发展
０引言
7)Birchal等开发 出无宏观缺陷(MDF) 水泥基材料,抗压 强度达到200Mpa。
9）1994年Larrard等 首次提出超高性能混 凝土（UHPC）的概念。
课程学习目的
1 了解国家高性能混凝土材料研究前沿，顺应 时代新能源新材料的需求。 2 指导学生本科阶段研究学习，培养学生对科 协研究的兴趣，培养科学思维，为未来的深造 和就业做准备。 3 以为UHPC为载体，了解科学研究工作需要做 哪些准备？研究什么内容？其过程如何？ 4 学会查找参考文献，熟悉论文写作。
课程主要内容
0 超高性能混凝土的提 出和世界各国的研究 动态
1 UPHC 的基本配合比与 技术指标
2 制备技术 3 超高性能机理 4 材料性能研究 5 工程应用研究 6 未来研究方向
混凝土介绍
? 混凝土： 由胶凝材料（水泥、细
骨料（砂）、粗骨料（石 子）、溶剂（水）以及必要 时掺入的化学外加剂组成， 经过胶凝材料凝结硬化后， 形成具有一定强度和耐久性 的人造石材。 优点：
3）纤维增强混凝 土（FRC）：加入 钢纤维（常用）
5）Brumaue报道了
抗压强度达到 240MPa的低孔隙率 的水泥基材料。
可分别20、30、
40Mpa。
6）Bachel采用细料致
2）20世纪70年代末，4)对混凝土的耐腐蚀 密法，发挥硅灰和高效减
由于减水剂和高活 性、耐久性和抵抗各 水剂的作用，达到减小孔