UHPC在上世纪七十年代末起源于丹麦,八、九十年代在欧洲进行了比较系统深入的研究,并开始在小型工程和制品上应用。进入本世纪,在欧美、日韩等许多均将UHPC作为新型、未来的或战略性工程材料进行研究与发展,法国和日本了设计指南。目前,UHPC的配制、生产、施工和预制技术已经趋于成熟,结构性能与设计规范正处于发展完善过程,工程结构与制品的应用不断新进展,定期举办UHPC/UHPFRC研讨会进行学术交流。
上世纪七十年代初的一些试验研究证实,提高水泥净浆的密实度,可以有效提高强度。丹麦学者H.H. Bache教授发展的DSP(Densified System with Ultra-Fine Particles)理论,即:用充分分散的超细颗粒(硅灰)填充在水泥颗粒堆积体系的空隙中,实现颗粒堆积致密化。借助减水剂的分散作用,硅灰颗粒填充占据了水泥颗粒间的空隙即大量原本是水填充的空间,从而大幅度减小固体颗粒堆积的空隙率以及浆体的需水量,DSP体系可以使水胶比降低到0.10~0.20的低水平。使用高强骨料,DSP基体混凝土的抗压强度可以达到280MPa,但脆性非常大;同时使用钢纤维增强增韧(即UHPC),抗压强度可达到400MPa(常温养护)。更进一步,法国使用高压成型和高温高压(压蒸)养护的活性粉末混凝土(RPC),高抗压强度达到了800MPa。
性能混凝土通常会采用硅酸盐水泥、硅灰、石英粉、细硅砂、减水剂、水、钢或有机纤维等高强度韧性材料为原料。
性能混凝土密度大、表面光洁度高、质地细腻,有温润如玉之感,加上其的物理性能,且可塑性,可以实现更多复杂多变的造型。
性能混凝土广泛应用于桥梁、隧道、高层建筑、水利工程等领域,能够提供更安全、耐久和可靠的结构。此外,性能混凝土还可以用于制造特殊构件,如梁、板、柱等,具有出色的抗震性能和结构效益。随着技术的不断进步,性能混凝土将在未来的建筑领域发挥更重要的作用。
目前,性能混凝土已经在实际工程中得到应用,如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳等。可以预计,未来性能混凝土会有越来越多的应用。图1为性能混凝土构件及试验。
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