UHPC性能混凝土
簡稱UHPC(Ultra-High Performance Concrete),也稱作活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder Concrete),是近三十年中具創(chuàng)新性的水泥基工程材料,實現(xiàn)工程材料性能的大跨越。
新一代的混凝土科技—UHPC(Ultra-High Performance Concrete)性能混凝土正在為建筑構(gòu)件和建筑表皮帶來的可能性。
什么是UHPC混凝土?---UHPC是具有強度,低吸水率,耐久性和耐侵蝕性能的特殊混凝土。目前在建筑設(shè)計領(lǐng)域(區(qū)別于結(jié)構(gòu)領(lǐng)域)使用的UHPC的抗壓強度大于120Mpa,抗折強度大于15Mpa. 雖然UHPC可以達到很高的抗壓強度,但對于纖薄建筑構(gòu)件,主要利用的是UHPC的抗折強度。在實際應(yīng)用中,UHPC基體的強度通過小摻量的耐堿玻璃纖維,合成纖維,金屬纖維進一步得到增強和增韌。
UHPC應(yīng)用特性:
高強、防火,抗爆,抗冰雹,抗化學腐蝕——擁有輕質(zhì)結(jié)構(gòu),無需另加鋼筋等支撐,能夠?qū)崿F(xiàn)更薄界面、更長跨距,輕質(zhì)優(yōu)雅,更具創(chuàng)新性。
高耐久性——凍融循環(huán)、海洋環(huán)境、硫鋁酸鹽侵蝕、弱酸侵蝕和碳化下,能夠耐受各種有害物質(zhì)滲透到基體內(nèi)部,同時具有自愈能力,防水效果。
美觀性——實現(xiàn)建筑的優(yōu)雅造型和豐富的顏色質(zhì)地和效果。
延展性——水泥基材料與金屬纖維和有機纖維的結(jié)合實現(xiàn)了抗壓強度和抗折強度的有機平衡。
可持續(xù)性——特的結(jié)構(gòu)能夠解決環(huán)保問題和降低生命周期成本,如降低建筑成本、模具成本、勞動力成本和維修成本等,提高建筑場地的安全性,建造速度和建筑生命周期。
UHPC較普通預(yù)制混凝土或混凝土成本高,但制造同樣尺寸和形狀的板材所用的材料量大大減少,因此在考慮綜合成本的情況下,UHPC具有制造更但與普通混凝土或GRC相當綜合成本的潛力。UHPC的容重較普通混凝土略高,但的強度可以輕易生產(chǎn)出厚度僅為16mm的1000*2400mm或1200*3000mm大尺寸板材。大尺寸的UHPC掛板(16mm或20mm厚的1000*2400mm或1200*3000mm)不僅為建筑帶來更好的視覺整體感,低的吸水率和的耐久性更了建筑表皮的長期視覺和使用效果
「性能混凝土」主要以“”三高”著稱:強度高、耐久性高、工作性高。
『強度高』
UHPC高抗壓強度可以達到810Mpa,因為每個國家的工藝水平有較大差異,對UHPC低也要求抗壓達到150Mpa以上, 抗剪力達到25Mpa以上,且高隔熱、高防水,質(zhì)地細膩,基本可以隔絕一切有害介質(zhì)。可謂是 擎天白玉柱,架海紫金梁,立扛起一片天。
UHPC可實現(xiàn)水泥基材料強度 (抗壓、抗拉、抗彎、抗剪、抗沖擊等強度)跨越式的提高,更重要的是UHPC能夠有效利用 鋼纖維的強度及其與膠凝材料漿體的緊密粘接來實現(xiàn)拉伸的“應(yīng)變硬化”行為(如圖1所示,類似鋼材的“屈服”),有較大的變形能力;鋼纖維體積摻量1%~2%的UHPC就能跨入韌性材料的行列(見表1,斷裂能超過1000N/m的材料被劃分為韌性材料)。UHPC可大幅度提高鋼在混凝 土中的強度利用效率,形成混凝土、鋼纖維、鋼筋更加協(xié)調(diào)的鋼-混凝土復(fù)合的新模式,實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)高強和高韌性。此外,還可制備具有優(yōu)良耐磨、抗沖擊、抗爆和耐高溫等性能的UHPC。
在無裂縫的狀態(tài)下,UHPC的氣體、液體滲透性非常低;而在高應(yīng)變和微裂縫狀態(tài)下,UHPC的滲透性也能夠保持在很低的水平,而微裂縫還具備良好的自愈合能力,因此UHPC結(jié)構(gòu)擁有高耐久性的潛力,已得到迄今15年惡劣環(huán)境暴露試驗的證實。UHPC的耐久、耐候性能遠遠其他結(jié)構(gòu)工程材料(鋼材、鋁材、塑料等)。
UHPC建造的結(jié)構(gòu),具有顯著的節(jié)材、 節(jié)能和減排效果,有利于可持續(xù)發(fā)展。決定了UHPC是現(xiàn)代工程材料的有益的建筑材料,是用于解決工程中遇到的難題,建造性能更好、更美觀的工程結(jié)構(gòu)。然而,UHPC的價值和潛力,現(xiàn)在還遠遠沒有得到充分挖掘和有效利用,還面臨的發(fā)展空間。UHPC的價值將體現(xiàn)在:
● 用于創(chuàng)新輕質(zhì)高強韌性混凝土結(jié)構(gòu);在一些場合,降低結(jié)構(gòu)或工程的綜合建造成本;
● 建造耐久性和超長工作壽命的工程結(jié)構(gòu),低養(yǎng)護維修費用,獲得比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)低的壽命周期成本(LCC,Life Cycle Cost);
● 應(yīng)用UHPC建造的結(jié)構(gòu),具有顯著的節(jié)材、 節(jié)能和減排效果,有利于可持續(xù)發(fā)展。