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UHPC有多強？

由于UHPC是(shi)一(yi)種超(chao)高(gao)(gao)性能的混(hun)凝土，它能達到多高(gao)(gao)？從(cong)混(hun)凝土的主(zhu)要抗(kang)壓(ya)性能來(lai)看，普通(tong)混(hun)凝土的抗(kang)壓(ya)強度(du)幾乎為15mpa-30mpa（每平(ping)方米(mi)20-30噸），而我們日常生活中硬度(du)高(gao)(gao)的生鐵一(yi)般為200mpa（每平(ping)方米(mi)200噸），據說UHPC的抗(kang)壓(ya)強度(du)可達810mpa（每平(ping)方米(mi)810噸）。可以說，普通(tong)混(hun)凝土在(zai)UHPC面前是(shi)五渣。

齊(qi)天(tian)大圣(sheng)孫悟空的如(ru)意金箍(gu)棒(bang)變化無窮，具有通(tong)天(tian)徹地(di)的能力。如(ru)意金箍(gu)棒(bang)不重達(da)13500斤(約6.75噸(dun))。強(qiang)的UHPC很容易在一平方米上放一百根定(ding)海針。

超高混凝土(UHPC)的高不僅僅是單一的抗(kang)壓(ya)能力(li)。

UHPC的“三高”

超高(gao)性能混(hun)凝(ning)土主(zhu)要(yao)稱為(wei)三(san)高(gao)：強度高(gao)、耐(nai)久(jiu)性高(gao)、工作性高(gao)。

『強度高』

上面(mian)提(ti)到UHPC的抗壓(ya)(ya)強度可(ke)以(yi)達到810Mpa，因為(wei)每個**的工藝水平差別很大，UHPC的抗壓(ya)(ya)強度也要求達到150mpa以(yi)上，抗剪(jian)力(li)達到25mpa以(yi)上，隔(ge)熱性高，防水性高，質地(di)細(xi)膩，基本可(ke)以(yi)隔(ge)離所(suo)有(you)有(you)害介質。可(ke)以(yi)說(shuo)是擎天白玉柱，架海紫金梁，扛起一(yi)片天空。

高耐久性

傳統(tong)混凝土(tu)不可避免(mian)地有(you)(you)很(hen)多縫隙(xi)。在高溫(wen)或低溫(wen)、連續雨或陽光明(ming)媚的情況(kuang)下，縫隙(xi)會進(jin)一步放大，使(shi)用壽命(ming)低，而UHPC本(ben)身基本(ben)沒(mei)有(you)(you)縫隙(xi)。即使(shi)受外(wai)力影響，UHPC也有(you)(you)神(shen)奇的自(zi)愈能力。

UHPC早應(ying)用于橋梁工，以減輕結(jie)構自(zi)重，提高結(jie)構的使(shi)用壽(shou)(shou)命和(he)耐久性。使(shi)用壽(shou)(shou)命可達100年以上(shang)。

▲Detovice河畔的橋梁，捷(jie)克。

高工作性

與傳統混(hun)凝土厚(hou)、笨、厚(hou)、重的(de)特點(dian)不同，UHPC依(yi)靠(kao)其(qi)強大的(de)物理(li)特性(xing)(xing)，可以(yi)使結構極輕，具有(you)強烈的(de)視覺(jue)美感。設計師可以(yi)在其(qi)**性(xing)(xing)能的(de)幫(bang)助下(xia)實現無拘(ju)無束的(de)想象力。

UHPC密(mi)度(du)高(gao)(gao)，表(biao)面光潔(jie)度(du)高(gao)(gao)，質地細(xi)膩，溫潤如(ru)玉。普通混凝土在UHPC面前**粗糙。不僅如(ru)此(ci)，超低(di)的孔隙率也使UHPC不易被(bei)污染，清潔(jie)和維(wei)護工作也很容易做到。

▲Uluru混(hun)凝土模塊座椅(yi)/Shirostudio。

為什么(me)UHPC這么(me)強？

傳統(tong)(tong)混凝土一(yi)般(ban)由水泥(ni)、摻(chan)合料(liao)(liao)、砂石、水等成(cheng)(cheng)分(fen)按一(yi)定比例制備，攪拌養護(hu)后形(xing)成(cheng)(cheng)以骨料(liao)(liao)（砂石）和水泥(ni)漿為(wei)主的水泥(ni)基復(fu)合材(cai)料(liao)(liao)。但(dan)傳統(tong)(tong)混凝土骨料(liao)(liao)與水泥(ni)漿在物理力學性能上存在較大差異(yi)，主要受以下三個方面的限制：

首先，水泥漿在高(gao)溫或低溫熱脹冷縮(suo)的作(zuo)用下，骨料與水泥漿之間(jian)自然(ran)會有(you)縫(feng)隙。

其次，以砂石為主的(de)骨(gu)料硬度低，體(ti)積大。在外力的(de)作用下，縫(feng)隙會進一步擴大。一般(ban)來說，骨(gu)料體(ti)積越大，裂縫(feng)越大。

第三，傳統混凝土攪拌過程粗糙(cao)，使水泥漿(jiang)中支撐(cheng)骨料分布不均勻(yun)，孔隙率高(gao)，大大降低了混凝土的抗壓能力。

▲混(hun)凝(ning)土(tu)(tu)配料及混(hun)凝(ning)土(tu)(tu)澆筑。

傳統(tong)混凝土脆(cui)性(xing)大，抗壓能(neng)(neng)力差(cha)，耐久性(xing)低(di)。抗壓能(neng)(neng)力只(zhi)有20mpa-30mpa。

提(ti)高混凝土性能主要從以下三點入手：

1.盡量減少(shao)混(hun)凝土中的水分含量。

2尋找體積較小、硬度較高(gao)的物質作為骨料。

3降低孔隙(xi)率，使(shi)骨(gu)料、介質(zhi)等部位更加均勻。

減水劑降

超細粉末提高密實度

20世紀70年代，丹麥人通(tong)過在混(hun)凝土(tu)(tu)中添(tian)加減(jian)水(shui)(shui)劑和超細(xi)(xi)粉(fen)末來大(da)(da)大(da)(da)提高混(hun)凝土(tu)(tu)的(de)(de)強度(du)(du)。減(jian)水(shui)(shui)劑大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)(jiang)低(di)了混(hun)凝土(tu)(tu)中的(de)(de)含水(shui)(shui)量。超細(xi)(xi)粉(fen)末作為混(hun)凝土(tu)(tu)成(cheng)分(fen)的(de)(de)混(hun)合物，通(tong)過充分(fen)攪拌**減(jian)少骨(gu)料之(zhi)間(jian)的(de)(de)間(jian)隙，限(xian)度(du)(du)地降(jiang)(jiang)低(di)混(hun)合空氣的(de)(de)質量，提高材料的(de)(de)密度(du)(du)。

通過上述方法處理的(de)混(hun)凝土(tu)(tu)稱(cheng)為(wei)HPC（高強(qiang)度混(hun)凝土(tu)(tu)）。理論上，HPC的(de)抗壓能(neng)力可以(yi)達到(dao)120MPA的(de)強(qiang)度（每平方米20噸）。

鋼纖維增強

活性粉末提高融合度

20世紀(ji)90年代左右(you)，人們將(jiang)硅灰、礦(kuang)粉(fen)(fen)(fen)等活(huo)(huo)性礦(kuang)物(wu)粉(fen)(fen)(fen)末作(zuo)為混凝土的(de)混合(he)(he)物(wu)，用(yong)(yong)超(chao)細鋼纖維代替傳統的(de)粗骨料，與超(chao)細活(huo)(huo)性粉(fen)(fen)(fen)末混合(he)(he)，盡量減少材料的(de)內部(bu)缺陷。鋼纖維強(qiang)度(du)較高(gao)，體積(ji)較小，硅灰、礦(kuang)粉(fen)(fen)(fen)等活(huo)(huo)性礦(kuang)物(wu)粉(fen)(fen)(fen)末在化學意義上可(ke)以提高(gao)材料之間的(de)融合(he)(he)度(du)，經(jing)過高(gao)溫高(gao)壓環(huan)境下(xia)(xia)的(de)**維護，使混凝土在微觀結構中達到水平。即使材料有細微的(de)裂(lie)縫(feng)，在活(huo)(huo)性礦(kuang)物(wu)粉(fen)(fen)(fen)末的(de)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)(xia)也(ye)能自愈。

▲混凝土(tu)中(zhong)的超細鋼纖(xian)維。

高壓成型

高溫養護

由于活性礦物粉末在整個過程中起著主導作用，此(ci)時的混凝(ning)土被稱為RPC(ReactivePoederConcrete)活性粉末混凝(ning)土，已(yi)經能夠具有超高(gao)的物理性能，并開始被稱為UHPC。

RPC(活性粉末(mo)混(hun)凝(ning)土)一(yi)般根據不同的養(yang)護(hu)條(tiao)件可(ke)分(fen)為兩個等級，在(zai)20℃-90℃養(yang)護(hu)3天(tian)左(zuo)右，RPC的抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)可(ke)達200MPA(每平方米(mi)可(ke)受力200噸)左(zuo)右，這種混(hun)凝(ning)土稱(cheng)為PRC200。如果RPC在(zai)250℃-400℃的條(tiao)件下進行(xing)養(yang)護(hu)，RPC的抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)可(ke)達500MPA-800MPA，這種混(hun)凝(ning)土稱(cheng)為PRC800。