荷载与环境因素耦合作用下超高性能水泥基复合材料的主要性能

(完整版)UHPC超级性能混凝土UHPC超级性能混凝土简介UHPC（Ultra-High Performance Concrete）超级性能混凝土是一种新型的高性能建筑材料。

它具有卓越的力学性能、耐久性和抗冲击性能，被广泛应用于桥梁、隧道、建筑等重要工程领域。

特点UHPC超级性能混凝土具有以下突出特点：1. 高强度：UHPC的抗压强度可达到150MPa以上，远高于传统混凝土。

2. 高耐久性：UHPC具有卓越的抗化学侵蚀和耐久性能，能够长期保持结构的稳定。

3. 高密度：UHPC的密度较大，能够减少结构中的孔隙，提高材料的强度和耐久性。

4. 优异的抗冲击性能：UHPC能够承受大的冲击力，保证建筑结构的安全性。

5. 粘结性能好：UHPC能够与钢筋良好地粘结，提高结构的承载能力。

应用领域由于UHPC超级性能混凝土的独特性能，它在以下领域得到广泛应用：1. 桥梁：UHPC可用于制作桥梁梁体、拱顶和拉索等重要结构部件。

2. 隧道：UHPC能够提供出色的抗压和耐久性能，适用于隧道衬砌和地下结构。

3. 建筑：UHPC可用于制作高层建筑的结构柱、梁和楼板等关键构件。

示例工程以下是一些采用UHPC超级性能混凝土的示例工程：1. 中国上海外滩大桥：该桥采用UHPC作为梁体材料，具有卓越的抗压和耐久性能。

2. 日本东京川口隧道：该隧道采用UHPC作为衬砌材料，能够有效减少地表沉降和结构损坏的风险。

3. 韩国首尔123大厦：该建筑使用UHPC作为结构柱和梁材料，提供了出色的抗震能力。

结论UHPC超级性能混凝土是一种具有卓越性能的建筑材料，其高强度、高耐久性和优异的抗冲击性能使其在重要工程领域得到广泛应用。

随着技术的不断进步，UHPC的应用前景将更加广阔。

复合材料性能复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。

复合材料的性能是其在工程领域中得以广泛应用的重要原因之一。

本文将就复合材料的性能进行详细介绍。

首先，复合材料具有优异的强度和刚度。

由于复合材料是由多种材料组合而成，其各种材料的性能可以得到有效的组合和补充。

因此，复合材料通常具有比单一材料更高的强度和刚度，能够承受更大的载荷和变形。

其次，复合材料具有优异的耐腐蚀性能。

由于复合材料中通常包含有机基体和无机增强体，因此其耐腐蚀性能往往比金属材料更好。

在恶劣的环境条件下，复合材料能够保持良好的性能，延长使用寿命。

另外，复合材料具有优异的疲劳性能。

复合材料中的增强体能够有效地阻止裂纹的扩展，提高了材料的疲劳寿命。

因此，在交变载荷下，复合材料能够保持较高的强度和刚度，不易发生疲劳破坏。

此外，复合材料还具有优异的设计自由度和成型性能。

复合材料可以通过不同的工艺方法进行成型，可以制成各种复杂的结构，满足不同工程应用的需求。

同时，复合材料还可以根据实际需要进行设计，满足不同工程结构的要求。

最后，复合材料还具有优异的导热性能和电绝缘性能。

由于复合材料中通常包含有机基体和无机增强体，其导热性能和电绝缘性能往往比金属材料更好。

因此，在一些特殊的工程应用中，复合材料能够发挥其独特的优势。

综上所述，复合材料具有优异的强度和刚度、耐腐蚀性能、疲劳性能、设计自由度和成型性能、导热性能和电绝缘性能。

这些优异的性能使得复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域得到了广泛的应用，并且在未来的发展中将会有更加广阔的应用前景。

超高韧性水泥基复合材料试验研究摘要：本文主要研究了超高韧性水泥基复合材料的试验制备及其性能表征。

通过优化材料选择和工艺流程，成功制备出具有优异韧性的水泥基复合材料。

本文的研究成果对于推动水泥基复合材料的发展具有一定的理论和实践意义。

关键词：超高韧性，水泥基复合材料，材料选择，工艺流程，性能测试。

引言：水泥基复合材料是一种由水泥、增强体和外加剂等组成的新型复合材料。

由于其具有高强度、高韧性、抗腐蚀、耐久性强等特点，被广泛应用于桥梁、道路、建筑等领域。

随着科学技术的发展，人们对水泥基复合材料的要求越来越高，尤其是对其韧性的要求。

因此，开展超高韧性水泥基复合材料的试验研究具有重要的现实意义。

材料选择：在本次研究中，我们选择了高强度水泥、纤维增强体、减水剂等为主要原材料。

其中，高强度水泥提供了优异的强度和耐久性；纤维增强体（如钢纤维、聚丙烯纤维等）可以有效地提高材料的韧性；减水剂则有助于改善材料的可加工性和力学性能。

工艺流程：制备超高韧性水泥基复合材料的工艺流程如下：首先将原材料按照一定比例混合均匀，然后加入适量的水进行搅拌，最后在压力机中压制成型并养护。

其中，搅拌时间的控制、压力机的压制压力和养护条件的设定等因素都会对材料的性能产生影响。

性能测试：为了表征超高韧性水泥基复合材料的性能，我们对其进行了抗压强度、抗折强度、韧性等指标的测试。

测试结果表明，该材料具有优异的力学性能，其抗压强度和抗折强度均高于普通水泥基复合材料，同时，其韧性也得到了显著提高。

通过本次试验研究，我们成功地制备出了具有优异韧性的超高韧性水泥基复合材料。

通过对材料选择和工艺流程的优化，实现了对该材料的力学性能的有效提升。

本文还对制备过程中的影响因素进行了分析，为进一步优化制备工艺提供了理论依据。

然而，本研究仍存在一定的局限性。

例如，对于材料韧性的提高机制以及制备工艺与材料性能之间的内在尚需深入探讨。

未来研究方向可以包括：进一步优化纤维增强体的分散和拌合工艺，探究不同纤维对材料韧性的影响机制，以及开展针对不同应用场景的超高韧性水泥基复合材料的优化设计和制备技术研究。

超高性能混凝土性能研究分析 2.基准方中建筑设计股份有限公司，四川 成都，610000 1. 前言 超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)是一种由水泥、硅灰、石英粉、减水剂、水、砂、钢纤维组成的一种新型水泥基复合材料，在大跨径混凝土桥梁、高层建筑，各种市政工程等领域有着理想的应用前景。

2.UHPC与普通混凝土的对比 超高性能混凝土UHPC（以下简称为UHPC）的水胶比在0.2左右，而普通混凝土一般为0.4——0.6，较高的水胶比会导致混凝土孔隙率升高，影响耐久性。如果考察UHPC的浆体和骨料比值，更是达到了大约6成，是普通混凝土不到3成浆体比例的两倍还多。的在抗压强度方面，UHPC可以达到120MPa以上，相比常见的30MPa左右抗压强度的混凝土达3倍以上。UHPC的韧性和断裂能优异，和高性能混凝土相比，UHPC的韧性提高了300倍以上，可以和一些金属相提并论。而另一项评价混凝土耐久性的重要指标——氯离子迁移系数则比普通混凝土小100倍，达到了10-14m2/s，普通混凝土则大约是1.5×10-12～4.5×10-12m2/s。

3.UHPC中各项有利于工程的指标受到几方面影响 1. UHPC的胶凝材料通常采用水泥、硅灰，由于造价和碳排放限制，也可以考虑用粉煤灰、矿渣、metakaolin、石灰石粉等材料替代上述两种胶凝材料。 2. 不同组分对UHPC抗压强度的影响。当前典型的UHPC的配合比通常是710kg/m3水泥（28%），230kg/m3硅灰（10%），210kg/m3石英粉（8%），1020kg/m3砂（31%），40～

160kg/m3纤维（3%），13kg/m3减水剂（1%），140kg/m3水（18%）。在史才军教授团队的研究报告中（见图1）表明：水胶比从0.14变化至0.22，UHPC的抗压强度在3天到90天的养护条件下，均呈现下降趋势。以28天养护龄期为例，抗压强度随着水胶比升高，会从145Mpa下降至125Mpa。硅灰的使用量从15%调整到25%，考察不同龄期的抗压强度，则影响不大。石英粉的比例从15%调整至40%的过程中，发现强度略有提高——28天龄期的抗压强度可以从125mpa升至133mpa；砂和胶凝材料之比从0.8调整至1.6，对强度的影响也不大。综上，从组分比例看来，对强度影响较大的仍旧是水灰比，石英粉比例影响次之。 3. 不同组分对UHPC自收缩的影响。从图1可看出，水胶比从0.14变化至

超高性能混凝土轴拉性能试验一、本文概述随着建筑科技的飞速发展，超高性能混凝土（UHPC）作为一种新型的高性能建筑材料，正逐渐在建筑领域中发挥越来越重要的作用。

其优异的力学性能和耐久性使得UHPC在桥梁、高层建筑、道路以及其他结构工程中得到了广泛应用。

本文旨在对超高性能混凝土在轴拉性能试验中的表现进行深入研究，探讨其力学特性、破坏模式以及影响因素，为实际工程应用提供理论支撑和实践指导。

本文将首先介绍超高性能混凝土的基本概念和特点，阐述其在现代建筑中的重要性。

随后，将详细介绍轴拉性能试验的目的、原理和方法，包括试验设备的选择、试件制备、加载制度以及数据处理等。

接着，通过对试验结果的分析和讨论，揭示超高性能混凝土在轴拉作用下的力学响应和破坏机制，同时探讨不同影响因素对轴拉性能的影响规律。

将总结本文的研究成果，并提出进一步的研究方向和建议，以期推动超高性能混凝土在实际工程中的应用和发展。

二、超高性能混凝土的基本特性超高性能混凝土（UHPC，Ultra-High Performance Concrete）是一种新型的高性能混凝土，其强度、韧性和耐久性均远超传统混凝土。

UHPC的基本特性主要表现在以下几个方面：高强度：UHPC的抗压强度通常超过150 MPa，是常规混凝土的数倍。

其抗拉强度也显著提高，使得UHPC在承受拉力时表现出色。

高韧性：由于UHPC内部含有大量细小的钢纤维，这些钢纤维在混凝土开裂时能够有效地桥接裂缝，从而提高混凝土的韧性。

这使得UHPC在受到冲击、震动等外力作用时，具有更好的抗裂、抗冲击性能。

高耐久性：UHPC的耐久性极佳，能够抵抗化学腐蚀、冻融循环等环境因素的侵害。

这使得UHPC在海洋、化工等恶劣环境下具有广阔的应用前景。

优异的施工性能：UHPC具有良好的工作性能和自流平性，能够在复杂的结构中实现良好的浇筑效果。

UHPC的硬化速度快，早期强度高，使得施工周期大大缩短。

良好的经济性：虽然UHPC的材料成本相对较高，但由于其耐久性和长期性能的优势，使得在长期使用过程中能够节省大量的维修和更换成本。

超高性能混凝土标准超高性能混凝土（UHPC）是一种具有卓越性能的新型混凝土材料，其高强度、高耐久性、高抗渗透性等特点，使其在工程建设领域备受关注。

为了保证超高性能混凝土的质量和使用效果，制定了一系列的标准和规范，以确保其在工程实践中能够得到有效应用。

首先，超高性能混凝土的配合比应符合相关标准要求。

在超高性能混凝土的配制中，需按照一定的比例掺入特殊的细颗粒材料、高性能粉煤灰、矿渣粉等，以确保混凝土的致密性和微观结构的优化。

同时，水灰比的控制也是关键，过高或过低的水灰比都会对混凝土的性能造成不利影响。

其次，超高性能混凝土的材料选用应符合相关标准。

超高性能混凝土所选用的水泥、粉煤灰、矿渣等原材料，其质量和性能必须符合相关的国家标准，以确保混凝土的整体性能和稳定性。

同时，超高性能混凝土中所使用的纤维材料也应符合相关的标准要求，以保证混凝土的抗裂性能和韧性。

另外，超高性能混凝土的施工和养护应符合相关标准。

在超高性能混凝土的施工过程中，需严格控制搅拌、浇筑和养护的工艺流程，以确保混凝土的均匀性和致密性。

同时，在混凝土的养护过程中，需严格按照相关标准要求进行养护，以保证混凝土的早期强度和长期耐久性。

最后，超高性能混凝土的性能检测和评定应符合相关标准。

在混凝土的使用过程中，需要对其强度、抗渗性、耐久性等性能进行定期检测和评定，以确保其符合设计要求和使用要求。

同时，对于超高性能混凝土的使用范围和技术规范也需要进行明确的界定，以保证其在工程实践中能够得到有效应用。

总之，超高性能混凝土的标准化是保证其质量和使用效果的重要保障。

只有严格按照相关标准和规范进行配合比设计、材料选用、施工养护和性能检测评定，才能够确保超高性能混凝土在工程建设中发挥出最佳的作用，为工程建设提供更加可靠和持久的保障。

超高性能钢纤维水泥基复合材料-高延性水泥基材料复合梁的制备及弯曲性能马瑞;郭丽萍;谌正凯;李天宇;孙伟【摘要】The deformation property under bend-loading of a coupled beam specimen prepared by ultra-high performance fiber reinforced cementitious composite (UHPFRCC) with high ductility cementitious composite (HDCC) and without steel rebar was investigated.The effects of different interfacial treatments on the bond property between UHPFRCC and HDCC were evaluated by the pure sheer strength test,the deformation properties of specimens under tensile-bending loading were tested and compared with the pure UHPFRCC beam.The results show that the interfacial treatment dominates the bond.The bonding strength is stronger than that of HDCC matrix followed the optimal method,the interface transition zone is compacted without obvious micro-defects.The ultimate flexure strength of the coupled beam is 13.4 MPa under tensile-bending loading,with the maximum deflection of 2.8 mm.The numbers of cracks are increased by the multiple cracking happened on HDCC to improve the plastic deforming pared with the pure UHPFRCC beam,the UHPFRCC-HDCC coupled beam has more obvious plastic deforming and larger deflection under tensilebending loading.%研究了无配筋条件下超高性能钢纤维水泥基复合材料(UHPFRCC)与高延性水泥基复合材料(HDCC)复合梁试件的弯曲变形性能.通过纯剪切强度测试,比较了界面处理工艺对界面粘结性能的影响.通过弯拉实验测试了复合梁试件在弯曲载荷下的变形性能,并与纯UHPFRCC梁的变形能力进行对比.结果表明,不同的界面处理工艺决定了界面粘结性能.最佳的界面处理方法能使界面粘结强度高于HDCC基体本身强度,界面过渡区基体致密,没有明显的微观缺陷.UHPFRCC-HDCC复合梁在弯拉荷载下,极限抗弯强度达到13.4 MPa,跨中最大挠度为2.8mm.HDCC能通过自身的多缝开裂增加裂缝数目来改善变形能力.与UHPFRCC梁相比,UHP-FRCC-HDCC复合梁弯曲时,塑形变形明显,并具有更大的弯曲挠度.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(047)002【总页数】7页(P377-383)【关键词】高延性水泥基材料;超高性能钢纤维水泥基复合材料;复合梁;弯曲挠度;界面剪切强度【作者】马瑞;郭丽萍;谌正凯;李天宇;孙伟【作者单位】东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学江苏省土木工程材料重点实验室,南京211189;东南大学江苏省先进土木工程材料协同创新中心,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学材料科学与工程学院,南京211189;东南大学江苏省土木工程材料重点实验室,南京211189;东南大学江苏省先进土木工程材料协同创新中心,南京211189【正文语种】中文【中图分类】TU528.31超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)具有极高的强度(抗压大于150 MPa,抗折大于25 MPa),以及很高的基体密实程度,能够有效抑制腐蚀性离子的侵蚀[1],可以应用于超高层结构、海洋平台、大跨径薄壁结构、军事防御设施等严酷环境或者特殊要求的工程[2-3]．但混凝土作为脆性材料,随着强度等级的提高,脆性表现更加明显．为了改善UHPC的脆性断裂,常通过掺加纤维制得超高性能钢纤维水泥基复合材料(ultra-high performance fiber reinforced cementitious composites, UHPFRCC)[4]．研究人员针对不同纤维掺量、纤维种类对UHPFRCC的弯曲挠度的影响已经进行了大量研究[5-8]．从这些研究结果中可以归纳出,UHPFRCC在弯曲载荷下的典型载荷-挠度曲线分为弹性变形段、塑性变形段和下降段3个阶段[9]．纤维虽然提高了UHPFRCC的极限载荷和整体韧度,但试件在承载力上升过程中的变形量仍然较小,塑性变形尤为不明显．大挠度变形主要集中在极限弯曲强度以后,即钢纤维被大量拔出的过程中,此时试件被破坏．同时从初裂点至极限载荷条件下,变形产生的裂纹数量少,裂纹宽度大．因此在实际工程应用中,通常需要配筋来保证UHPFRCC在极限承载强度下的弯曲变形能力[10-12]．但钢筋和水泥基材料之间存在明显的界面区域,在弯拉荷载作用下,界面区更容易产生缺陷,进而成为腐蚀性离子和水分传输的通道,破坏水泥基材料的性能[13]．同时,由于钢筋易于遭到腐蚀破坏,使其不能用于海水、盐湖等严酷环境中,制约了水泥基结构的使用环境和使用寿命．高延性水泥基复合材料(high ductility cementitious composites, HDCC)具有单轴拉伸延性高、裂缝宽度控制能力优异、渗透性低和耐久性良好等性能[14]．Li等[15]设计了在拉伸作用下具有应变硬化和多缝开裂特性的高延性、高耐久水泥基复合材料ECC(engineered cementitious composites),在日本、美国和欧洲等国家和地区有了一些工程应用实例,但国内由于成本等问题鲜有应用．张丽辉等[14,16]通过HDCC的国产化研究,选用普通河砂代替磨细石英砂、国产PVA纤维代替日本进口纤维并采用大掺量粉煤灰作为主要凝胶材料,制备了生态高延性水泥基复合材料(ECO-UDCC)．ECO-UDCC具有良好的力学性能和延性,折压比为0.3～0.6,极限延伸率超过2%,并且在变形过程中伴随着明显的多缝开裂,通常裂缝宽度小于100 μm．相对于UHPFRCC,HDCC的抗压强度偏低,通常保持在30～80 MPa,工程中常用作桥面的连接板、水坝及路面修复等．本文研究了UHPFRCC和HDCC两种水泥基材料复合对UHPFRCC弯曲性能的影响,制备了UHPFRCC和HDCC的复合型水泥基无配筋复合梁．复合梁以UHPFRCC作为结构的主要承载单元,HDCC作为保护层,利用HDCC的高延性以及在变形过程中的多缝开裂现象,增强复合梁的弯曲变形能力．通过三点弯拉实验测试,对比了UHPFRC梁在复合前后的弯曲-挠度变形能力．本文还针对2种水泥基材料的界面结合能力,研究了不同的处理工艺对复合界面粘结性能的影响．1.1 材料实验中所用的胶凝材料分别为江南-小野田公司的标号为P·Ⅱ52.5级硅酸盐水泥和海螺牌标号为P·Ⅱ42.5R级硅酸盐水泥,南京热电厂F级粉煤灰,埃肯公司的920U 型硅灰．胶凝材料的化学成分见表1．UHPFRCC中使用的细集料是最大粒径为2.36 mm的普通河砂;所用超细钢纤维的长度为13 mm, 长径比为65, 抗拉强度为2 850 MPa．HDCC中的细集料为最大粒径为1.18 mm 的普通河砂;所用纤维为表面经过特殊处理的高强高模聚乙烯醇纤维(PVAF)．PVAF性能如表2所示．实验中通过使用聚羧酸系减水剂和功能组分来调节2种水泥基材料的工作性能,达到最佳的浇筑效果．实验中拌合水为自来水．1.2 配合比与搅拌工艺经过前期大量配合比实验[14,16-17],本文选用抗压强度为150 MPa的UHPFRCC 以及抗压强度为40 MPa的HDCC，2种水泥基材料的配合比见表3.试件成型时,使用JJ-5型水泥胶砂搅拌机,低速时叶片公转为(62±5)r/min,自转为(140±5)r/min,高速时叶片公转为(125±10)r/min,自转为(285±10)r/mi n．搅拌过程采用手动控制,2种不同材料的拌合工艺如下:1) 制备UHPFRCC时,将所需粉料按表3称量后依次加入搅拌锅中,低速搅拌2 min，混合均匀；然后将减水剂和拌合水缓慢加入,同时低速搅拌3 min,至形成浆体；最后加入钢纤维,同时低速搅拌2 min,再高速搅拌1.5 min．2)制备HDCC时,先将胶凝材料、细集料和功能组分依次加入搅拌锅中,低速搅拌2～3 min；然后加入减水剂和拌合水,同时低速搅拌2 min；最后加入PVA纤维,同时低速搅拌4～5 min,再高速搅拌1 min．1.3 试件成型复合梁试件为100 mm×100 mm×400 mm的棱柱体试件,UHPFRCC和HDCC材料在该试件截面的高度比约为3∶1(见图3)．成型时,先浇筑UHPFRCC材料,再浇筑HDCC材料,3种不同的浇筑工艺如下:1) 初凝时复合工艺．先浇筑UHPFRCC材料,然后静置到其达到初凝时间(约2 h)后,再浇筑HDCC材料进行复合．2) 终凝时复合工艺．先浇筑UHPFRCC材料,然后静置到其达到终凝时间(约20 h)后,再浇筑HDCC材料进行复合．3) 养护后凿毛复合工艺．先浇筑UHPFRCC材料,待其在85 ℃下蒸养72 h,再将复合表面采用人工深凿的方法,用铁锤和钻凿去表面的浮浆和部分水泥石,使表面粗糙度达到2～3 mm,然后浇筑HDCC材料进行复合．浇筑完成的复合试件表面覆盖塑料膜,在室内条件下养护48 h后拆模,再移至蒸养箱中85 ℃下养护72 h．剪切实验中的试件采用Z形模成型(见图1),成型过程及养护制度与复合梁相同．1.4 测试方法1.4.1 基本力学性能测试UHPFRCC和HDCC的抗压、抗折强度按照标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》[18]测试,试件为40 mm×40mm×160 mm的棱柱体．HDCC的单轴拉伸实验参照文献[19],试件形状为“狗骨头”状，厚度为13 mm.实验中采用位移控制的加载方式,加载速率为0.3 mm/min,在单轴拉伸状态下测试HDCC材料的初裂强度、极限抗拉强度和极限拉伸应变．HDCC的弯曲性能实验参照标准 [20],试件为15 mm×75 mm×300 mm的薄板,实验中采用位移控制的加载方式,加载速率为0.5 mm/min,测试弯曲强度及挠度值．1.4.2 复合界面剪切测试2种材料接触界面的纯剪切性能测试,选用Z形模成型剪切试件,见图1(a)．UHPFRCC和HDCC的复合接触区域是面积为50 mm×50 mm的正方形．测试所用设备为电子万能实验机,试件夹持方式如图1(b)所示．实验中,试块上、下2面正中位置与压头之间分别垫一根刚性短棍,使压力沿中心竖直作用在试件上,从而在2种材料的接触界面只存在纯剪切力．实验采用位移控制的加载方式,加载速率为0.5 mm/min．实验中以3个试件为一组,分别测试了3种不同界面处理方式下复合试件的界面剪切强度．1.4.3 弯曲性能测试实验试件为100 mm×100 mm×400 mm 的长方体,测试所用设备为MTS 810液压伺服疲劳试验机．采用三点弯的测试方式,跨中距离为150 mm,三点加载装置如图2所示．实验采用位移控制的加载方式,加载速率为0.5 mm/min．实验中以3个试件为一组,分别测试了UHPFRCC梁、UHPFRCC与HDCC复合梁的弯曲性能．1.4.4 微观形貌界面结合部位的微观形貌使用SEM进行观测,设备为FEI 3D场发射环境扫描电子显微镜．2.1 基本力学性能UHPFRCC和HDCC的抗折、抗压强度如表4所示．HDCC的单轴拉伸实验和弯曲性能实验的结果如表5所示．弯曲测试后的试样如图3所示．从表3和表4结果可以看出,UHPFRCC具有非常高的抗折和抗压强度,但折压比仅为HDCC折压比的1/2．HDCC在单轴拉伸下的极限延伸率达到0.7%,弯曲载荷下的跨中挠度达10.0 mm,具有非常好的拉伸及弯曲变形能力,同时在弯曲过程中会出现明显的多缝开裂(见图3)．2.2 纯剪切性能不同界面处理方式对应复合试件的界面剪切力测试结果见表6．明显看出,采用初凝复合的界面处理方式,即UHPFRCC在达到初凝时再浇筑HDCC,得到的界面粘结力最强．UHPFRCC达到终凝以后再与HDCC复合浇筑,即使通过人工深凿来增加复合界面的粗糙度,界面的粘结力仍然很弱,导致复合材料在外力作用下很容易发生剥离．采用初凝复合方式制备的复合试件,其界面纯剪切测试的载荷-位移曲线如图4所示．由图中可以看出,当载荷达到8.3 kN时,界面处出现裂纹,当载荷增加到21.9 kN时,试件完全破坏,此时试件两部分剥离,曲线即陡然下降．接触面剪切强度计算公为式中,P为极限破坏载荷;A为接触面面积,本实验中为50 mm×50 mm．通过计算得到剪切强度δ为 8.6 MPa．破坏分离后的试件界面如图5所示．可见破坏后的UHPFRCC表面上,仍黏附有一层HDCC, 说明剪切破坏主要发生在界面偏向HDCC材料基体的一侧．计算得到的界面处剪切强度也与前期实验中纯HDCC材料的剪切强度相近,进一步证明剪切时破坏集中发生在HDCC材料的基体中．以上结果表明,采用初凝时复合方式,2种材料的界面粘结性能非常好．在剪切力作用下试件发生破坏时,缺陷在HDCC基体内产生．因此UHPFRCC和HDCC的复合界面性能取决于HDCC的基体剪切强度．剪切实验的结果证明,采用初凝复合的界面处理方式,2种水泥基材料的界面粘结效果最佳,剪切强度达到8.6 MPa．此时除HDCC保护层发生破坏外,不存在两者剥离的风险．2.3 复合梁设计与弯拉性能测试复合梁设计中UHPFRCC作为主要的承重载体,是主体结构,HDCC主要作为保护层提高整个叠合梁的弯曲变形能力．由2.1节中的测试结果可知,HDCC的弯曲变形能力明显优于UHPFRCC材料,并且HDCC没有明显的尺寸效应．在设计复合梁2种水泥基材料的复合比例时，需要满足在外力作用下复合梁发生弯曲变形时，HDCC弯曲载荷在没有达到UHPFRCC极限承载力就已经发生多缝开裂的情况．本实验中,选取UHPFRCC和HDCC体积比为3∶1的最佳比例．界面剪切强度的测试结果表明,复合梁在制备过程中选择初凝时复合制备方式为最佳．UHPFRCC梁和复合梁在弯拉实验中的载荷-挠度曲线如图6所示．从图6中可知,UHPFRCC梁在三点弯拉加载过程中,承载力的上升速率很快,曲线近似一条直线,对应的塑性变形较小．当达到极限弯曲应力约19.1 MPa时,对应的弯曲挠度为1.7 mm左右．载荷-挠度曲线在上升过程中没有明显的抖动,说明在加载中没有多余的裂缝出现．极限弯曲载荷以后,曲线的下降较为平缓．UHPFRCC-HDCC复合梁在三点弯拉加载过程中,承载力的上升速率较为平缓,曲线在10.4 MPa应力位置出现第1次抖动,出现初裂点．随后,承载力的上升速率逐渐降低,出现明显的塑性变形,并伴随着多条裂缝的产生．当达到极限弯曲应力约13.4 MPa时,弯曲挠度为2.8 mm 左右．复合梁的实验过程中,当应力达到10.4 MPa时,初裂纹出现在试件的HDCC保护层的跨中附近．随着载荷持续增加,HDCC逐渐进入多缝开裂阶段,直至主裂缝穿透HDCC层,并进一步在UHPFRCC 上延伸．试件破坏后,UHPFRCC和HDCC两种材料仍没有分离．测试后的试件如图7所示,可见跨中附近,HDCC层明显存在很多微小裂缝,直至UHPFRCC中汇聚成一条主裂缝．通过对比可以明显看出,UHPFRCC-HDCC复合梁与普通的UHPFRCC梁相比,在弯拉载荷作用下虽然极限弯曲载荷有所下降,但仍然保持在13.4 MPa．同时,复合梁试件具有更明显的塑性变形曲线,在极限弯曲载荷下跨中挠度更大．由于HDCC材料的极限延伸率是UHPFRCC的2～3倍,复合试件在弯曲载荷下产生裂缝后,HDCC材料会形成多条微裂纹来分散变形产生的应力,避免主裂缝的快速汇集形成．在多缝开裂的过程中如果载荷消失,那么这些细小的微裂缝可以通过基体本身未水化水泥颗粒的水化得到修补．2.4 微观分析为了进一步表征界面处的微观形貌,通过SEM对界面两侧不同基体以及界面过渡区进行观测,结果如图8所示．图中虚线为界面可能位置,左侧为UHPFRCC材料,右侧为HDCC材料．由于HDCC中粉煤灰掺量达60%,基体中存在较多球形的未反应粉煤灰颗粒．由图8可以看出,UHPFRCC和HDCC两种水泥基复合材料的基体都较为密实,没有大量的孔隙和裂纹存在．同时2种材料在界面处没有明显的形貌和结构变化,不存在明显的缺陷．1) 将高延性水泥基材料HDCC与超高性能混凝土UHPFRCC复合,制备出复合梁构件．实验结果证明,与普通UHPFRCC梁相比,复合梁试件能够保持较高的抗折强度,同时明显改善了其在弯曲载荷下的变形能力．复合梁试件在三点弯拉测试下的跨中挠度,在极限载荷下可达到2.8 mm．2) HDCC在弯拉作用下,由于其自身超高的延性,以及多缝开裂的特性,能够有效分散跨中部位在弯曲时的应力集中,延缓主裂纹的形成及贯穿,提高了复合梁的抗弯曲能力．3) 比较了不同复合方式下2种材料界面处粘结力的强弱,结果表明当采用初凝复合方法时,2种水泥基材料之间的界面粘结性能非常好．界面粘结强度取决于HDCC 材料本身的基体强度,因此在实际应用中不会发生界面剥离的危险．通过微观分析可知,2种水泥基材料在基体和界面处都形成比较致密的水化产物,界面过渡区没有明显形貌和结构变化,以及缺陷的存在．【相关文献】[1]Zdeb T. 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超高性能混凝土的性能与应用研究随着建设业的快速发展和城市化的加速推进，建筑工程对于混凝土的性能与质量的要求越来越高。

随着科技的发展，超高性能混凝土便应运而生。

它具有高强度、高耐久性、高施工性能等特点，已经成为了建筑工程中不可或缺的重要材料。

在这篇文章中，我们将对超高性能混凝土的性能和应用进行深入探讨。

一、超高性能混凝土的概述超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete，UHPC）是一种具有卓越性能的新型混凝土，其所具有的性能指标远高于普通混凝土和高性能混凝土。

UHPC主要由水泥、细粉、粗粉、微细纤维和添加剂等材料组成。

其中，水泥的用量多达60%-80%，水的用量很少，通常只有7%-12%，这就为UHPC的高强度和高耐久性奠定了基础。

UHPC的特点主要包括以下几个方面：1. 高强度UHPC的抗压强度通常在150MPa以上，是普通混凝土的6-8倍，高性能混凝土的2-3倍，比砖块沙浆的强度还要高。

2. 高耐久性UHPC的耐久性非常出色，能够适应极端的自然环境和建筑物使用条件。

它不仅能够承受强烈的风吹日晒雨淋，还能够抵御化学腐蚀、磨损和冻融循环等恶劣的环境条件。

3. 高施工性能UHPC具备优异的流动性和耐振性，能够在施工现场进行自流充填，从而提高了工人的生产效率，有效降低了工程成本。

4. 优良的抗震性能UHPC的粘结性能优异，其抗震承载能力很强，且具备较高的延性和减震性能，能够在极端的地震条件下保障建筑物的安全性。

二、超高性能混凝土的组成UHPC的主要成分包括水泥、矿物掺合料、高品质微细砂、高品质微细颗粒等。

其中，细粉的颗粒直径小于45微米，粗粉的颗粒直径小于2mm，并且粒度分布良好。

此外，为了增强UHPC的强度和耐久性，需要添加一些微细纤维和化学添加剂。

对于UHPC的微细纤维，一般选用钢纤维、聚合物纤维、碳纤维和玻璃纤维等。

这些纤维不仅能够提高UHPC的强度和耐久性，还能够防止混凝土在受力时出现裂缝现象，并且提高了其耐久性。

超高性能混凝土基本性能研究综述摘要超高性能混凝土（UHPC）是一种新型水泥基复合材料，具有超高强度、优良的耐久性、超高韧性等特性，能适应多种不同类型的工程需求，具有广阔的应用前景。

基于国内外现有研究，文章从准静态力学性能、动态力学性能、黏结性能、耐久性这四个方面对超高性能混凝土（UHPC）基本性能的研究成果进行了综述，并对其未来的发展进行了展望。

关键词：超高性能混凝土；准静态力学性能一、研究背景超高性能混凝土是以其“三高”而著称，即耐久性高、工作性高、强度高，被称为21世纪混凝土。

它不仅能够大幅度提高混凝土结构的使用寿命，也能降低混凝土结构的维修费用，并且超高性能混凝土的自重是传统混凝土结构的1/3或1/2，显著降低了结构的自重。

在我国可持续发展战略中，随着绿色混凝土工程材料的推进和发展，超高强高性能混凝土在改善环境、提高经济效益、解决工程中的疑难问题等方面也引起了研究者们的极大关注。

因此，UHPC成为近几年的研究热点之一，本文主要总结了近几年一些学者对UHPC基本性能的研究成果。

二、准静态力学性能准静态力学性能的研究主要包括抗压强度、抗拉强度、抗折强度、单轴拉压性能、循环拉压性能、多轴压缩性能、劈裂弯曲性能等。

本文主要介绍其中的抗压强度、抗拉强度和抗折强度。

2.1抗压强度作为一种新型水泥基复合材料，UHPC的抗压强度一直是大家的研究重点。

黄伟等[1]为制备生态型超高性能混凝土，采用不同体积掺量的石灰石粉降低超高性能混凝土中的水泥和硅灰用量，并研究石灰石粉对UHPC的抗压强度发展和水化演变的影响，实验结果表明：与传统配合比相比，掺加54%石灰石粉不仅能改善拌合物的工作性，还能提高混凝土的抗压强度。

水亮亮[2]研究了钢纤维体积分数、膨胀剂种类及掺量对不同尺寸的超高性能混凝土试件28d抗压强度及自成型27h后至180d收缩特性的影响。

结果表明：以40mm立方体试件抗压强度为基准，不掺膨胀剂时100mm立方体试件的抗压强度换算系数为0.75～0.80，而掺有膨胀剂的100mm立方体试件抗压强度换算系数为0.74~0.80；UHPC的收缩形式以自收缩为主，约占其总收缩量的87.0％~92.7％，掺加钢纤维能够有效降低其收缩量。

超高性能混凝土超高性能商品混凝土(Ultra High Performance Concrete，简称UHPC)是以其“三高”而著称，即耐久性高、工作性高、强度高，被称为21世纪商品混凝土。

在我国可持续发展战略中，随着绿色商品混凝土工程材料的推进和发展，超高强高性能商品混凝土在改善环境、提高经济效益、解决工程中的疑难问题等方面引起了专家们的极大关注。

超高性能商品混凝土，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越。

较成功的有活性粉末商品混凝土(RPC，Reactive Powder concrete)、注浆纤维商品混凝土(SIFCON，Slurry Impregnated Fiber Reinforced Concrete)与压密配筋复合材料(CRC，Compacted Reinforced Composite)。

“超高性能商品混凝土”包含两个方面“超高”——超高的耐久性和超高的力学性能。

其特点是高强度、高密实性，以大量纤维增强来克服商品混凝土材料的脆性，利用假韧性来防止商品混凝土的突然断裂。

通过应用研究，对超高性能商品混凝土有以下评价：1、有效地减轻结构自重并大幅度地提高商品混凝土的耐久性众所周知，钢筋商品混凝土的最大缺点是自重大，在一般建筑中，结构自重为有效荷载的8～10倍。

当商品混凝土强度、性能提高时，结构自重降低。

国际预应力钢筋商品混凝土协会前主席C·格维克教授与世界著名预应力商品混凝土专家美籍华人林同炎教授曾预言，80%-90%的钢结构工程可用预应力钢筋商品混凝土结构，应与钢结构一样轻，因为这时两者的比强度(即强度与重量的比值)大致相等。

同时，由于超高强高性能商品混凝土内部结构的改善和胶凝物质组成的优化，其耐久性将极大地改善，其收缩大大减少，抗渗标号达40号以上，实际上不渗水，超高性能商品混凝土不碳化，抗冻性将达1000次冻融循环以上，建筑物的使用期限将达数世纪，从而使商品混凝土的耐久性有了明显的提高。

超高性能混凝土材料研究与应用随着城市化进程的加快和建筑结构的不断创新，对建筑材料性能的要求也越来越高。

超高性能混凝土材料（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）作为一种新型的建筑材料，以其卓越的性能在工程领域得到广泛的关注和应用。

本文将探讨超高性能混凝土材料的研究进展、特点以及广泛的应用领域。

超高性能混凝土材料是一种由水泥、细集料、粗集料、填料、粉煤灰和化学添加剂等组成的复合材料。

与普通混凝土相比，超高性能混凝土材料具有更高的抗压强度、更低的渗透性、更优异的耐久性以及更好的耐化学侵蚀性能。

这些优异的性能使得超高性能混凝土材料在各领域得到了广泛的应用。

首先，超高性能混凝土材料在桥梁工程中得到了广泛的应用。

超高性能混凝土材料由于其高强度、高耐久性和高渗透性等特点，能够有效地提高桥梁的承载能力和抗震性能。

同时，其可流动性和成型性也使得超高性能混凝土材料在桥梁的现浇施工中更加方便快捷，从而大大缩短了施工周期。

其次，超高性能混凝土材料在高层建筑和超高层建筑中的应用也越来越广泛。

超高性能混凝土材料的高强度和耐久性使其成为高层建筑和超高层建筑的理想材料。

相比传统的混凝土材料，超高性能混凝土材料能够大幅减小结构的截面尺寸，提高空间利用效率，同时也减轻了建筑涉及地基和结构的自重，可以更好地满足超高层建筑对建筑结构与地基的要求。

此外，超高性能混凝土材料的自洁能力也使得高层建筑在城市环境下维持干净和美观。

再次，超高性能混凝土材料在海洋工程中也有了广泛的应用。

超高性能混凝土材料具有出色的抗渗透性和耐盐性，能够承受海洋环境中恶劣的腐蚀性条件，因此在海洋深水平台、浮式岛屿和海洋堤坝等工程中得到了广泛的应用。

此外，超高性能混凝土材料还具有较好的抗冲刷性能，能够有效防止海洋波浪对建筑物的破坏。

最后，超高性能混凝土材料还在核电工程中发挥着重要作用。

核电工程对建筑材料的性能要求非常高，超高性能混凝土材料的高强度、低渗透性和良好的耐久性使其成为核电厂建筑结构中的理想材料。