UHPC超高性能混凝土常見問題大全

001.UHPC基底材料的設(shè)計原理是什么？

UHPC超高性能混凝土緊密堆積。這是所有致密粉末材料設(shè)計的基本原理之一。可參看粉末冶金的相關(guān)知識。

002.如何選擇UHPC用纖維？

考慮性價比，可優(yōu)先選用金屬纖維，其次是非金屬纖維。不同纖維混合使用時，需小心實驗后再合理選用。

003.為何不建議UHPC使用大尺寸骨料？

這涉及材料斷裂力學問題，包括原始裂紋尺寸大小和缺陷密度問題；也涉及材料勻質(zhì)性問題，如大顆粒的空間分布問題；還涉及多孔材料中的傳質(zhì)問題，如缺陷尺寸、連通性和缺陷密度問題。

除非必要（或構(gòu)件斷面尺寸足夠大），一般不宜采用>5mm的骨料(除非確實必要，如減縮、降溫、降低成本等）！

004.UHPC超高性能混凝土適用于哪些場合？

常規(guī)混凝土不能滿足要求的地方！有高抗?jié)B、高抗凍、高抗鹽侵蝕要求的地方；有高抗震、抗爆、抗裂要求的地方；超大跨度結(jié)構(gòu)、大型殼結(jié)構(gòu)、曲面結(jié)構(gòu);舊結(jié)構(gòu)的修補與加固等……

005.如何保證UHPC的基本品質(zhì)？

無纖維基底材料的立方體(100x100x100mm)抗壓強度不低于150MPa，抗拉強度不低于5MPa，滲透性比C80低兩個數(shù)量級，且無肉眼可見氣泡；這些也都是入門級品質(zhì)要求。

另外，應(yīng)免除常規(guī)混凝土(包括HPC)的常見劣化問題（包括鋼筋腐蝕、凍融破壞、堿-骨料反應(yīng)和硫酸鹽侵蝕）困擾，這樣的UHPC才配得起真正UHPC的稱號；如果仍受這些劣化現(xiàn)象困擾，那就配不上UHPC的稱呼。

006.UHPC的抗磨和耐火性能也能高出C80很多嗎？

水泥基材料的抗磨性能和抗火性能均需特殊設(shè)計，與材料的抗壓強度或致密性沒有固定關(guān)系。UHPC的抗磨和耐火性能可以設(shè)計得非常優(yōu)異，但與C80相比，不易實現(xiàn)數(shù)量級或幾個數(shù)量級程度的提升。

007.UHPC的彈模為何不容易達到55GPa以上？

材料的彈模本質(zhì)上取決于材料中主要結(jié)合鍵類型。UHPC仍然是水泥基材料，結(jié)合鍵類型沒有發(fā)生本質(zhì)變化，不可能顯著提高。

008.什么樣的UHPC性價比較高？

以目前國內(nèi)生產(chǎn)水平看，標準立方抗壓強度在150~200MPa之間，抗拉強度在7~12MPa之間，滲透性低于C80兩個數(shù)量級的UHPC材料性價比較高；隨著未來技術(shù)發(fā)展，這些指標將會發(fā)生變化。

009.UHPC弱項是什么？

和其它水泥基材料一樣，不耐酸腐蝕（包括硫酸鹽菌的侵蝕，雖然比OPC好很多）。自收縮更大，早期開裂敏感性理論上更強（實際不一定）。

010.為何要對UHPC進行蒸養(yǎng)？

主要是消除UHPC的后期經(jīng)時水化帶來的不良影響，如收縮開裂. 徐變等；另外，可提高UHPC的強度和致密程度。充分蒸養(yǎng)（又稱濕熱養(yǎng)護、熱養(yǎng)護、“熱處理”等）能讓常溫下可水化的膠凝材料盡早完成水化，減少后期經(jīng)時變化。所以，有條件蒸養(yǎng)的就盡可能蒸養(yǎng)，不必一味追求免蒸養(yǎng)技術(shù)。免蒸養(yǎng)并不總意味著先進，要因材、因境隨機應(yīng)變?yōu)楹茫?/span>

011.結(jié)構(gòu)上怎么用UHPC超高性能混凝土?

這就要看建筑師和結(jié)構(gòu)工程師的手藝了！UHPC是一大類、或系列材料，它和預(yù)應(yīng)力天生是絕配！摻纖維的UHPC與不摻纖維的UHPC基體材料，和預(yù)應(yīng)力都是絕配！對于蒸養(yǎng)的UHPC，和預(yù)應(yīng)力配合！很多情況下，和先張預(yù)應(yīng)力配合！普通配筋時，情況稍復(fù)雜！讓人燒腦的是如何用好那幾個MPa的UHPC抗拉性能！

如果想用UHPC的耐久性能，那就容易多了，用途也會變得極其廣泛！比如你可以把它用作結(jié)構(gòu)蒙皮或護套，也可用它來做既有結(jié)構(gòu)的加固，都很棒！對于裂縫控制或承載力控制的場合，使用UHPC時，考慮上可能要有所不同。總之，就看你想更多地用它的力學性能，還是耐久性能，還是其綜合性能？不能言盡。

012.UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計上常遇到的問題有哪些？

一是如何用好UHPC的抗拉性能(包括不摻纖維的UHPC基體材料）？二是如何降低工程造價？

013.如何用好UHPC超高性能混凝土的抗拉性能？

盡可能多地將UHPC用在有高韌性或有抗疲勞要求的地方，比如抗震、抗爆工程、地下防護工程、重載鐵路工程等。對于預(yù)應(yīng)結(jié)構(gòu)，可考慮降低幾MPa的外加預(yù)應(yīng)力。對于非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可將其用于一些有抗拉要求的部位?？赏ㄟ^采用不同配筋，巧妙地進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

014.銀行金庫、寺廟地宮是不是特別適用？

當然！各種金庫、寺廟建筑（包括地宮、佛塔、大殿等“千年建筑”）、棺槨、安全房等統(tǒng)統(tǒng)適用。

015.如何降低UHPC的成本或工程造價？

成本或造價本質(zhì)上是市場問題。追求品質(zhì)的人一般會把品質(zhì)保證放在首位，然后再考慮成本優(yōu)化，不一定非要降低。如果從耐久性上考慮，選用UHPC的全壽命周期成本應(yīng)該更低。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能充分利用UHPC的力學特性，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上多下功夫，再綜合考慮施工和裝配成本，應(yīng)該能做到不顯著增加工程造價，甚至會某種程度上降低！對于高品質(zhì)和高要求的結(jié)構(gòu)物，以及一些特殊工程，不能總把降低工程造價作為首要前提！否則做不出傳世佳作。

016.UHPC的抗剪性能如何？

肯定要比傳統(tǒng)混凝土好得多。不過，在目前的抗剪驗算方法上顯不出優(yōu)勢。加上很多人擔心纖維取向帶來的各向異性的不確定性，目前在抗剪應(yīng)用上還有些保守。好在很多人都在努力，相信未來會有好的結(jié)果。

017.如何減少免蒸UHPC的早期收縮？

除常規(guī)的減縮和微膨脹手段外，目前還沒有令人眼前一亮的技術(shù)，需要更多的技術(shù)創(chuàng)新。由于UHPC的水膠比很低（通常<0.16），即使采用微納米材料（如沸石、分子篩類）預(yù)飽水技術(shù)也不能理想地解決此問題。將來在高分子材料、微納米顆粒料的表面預(yù)處理上多下功夫，看有無突破此技術(shù)難題的可能。采用摻加堅固粗骨料的方式來減少收縮，其前提是不能顯著降低材料的抗?jié)B性和力學性能，否則就落入高強HPC范疇了，不再具有UHPC的優(yōu)異品質(zhì)。在沒有成熟有效的綜合減縮方法以前，宜盡量減少現(xiàn)場澆筑，多多采用工廠蒸養(yǎng)預(yù)制。不過，對于有密封防護護套的灌漿加固場合，可大量采用現(xiàn)澆UHPC，也可摻加適量粗骨料。

018.UHPC有沒有一些特殊的收縮問題？

有。可暫時叫它“物理收縮”，它是大量微細顆粒體自身的特有問題，與傳統(tǒng)OPC和HPC不同。這也是采用常規(guī)手段不能解決相應(yīng)問題的原因之一。

019.采用大體積UHPC時，需要注意些什么？

盡量避免采用大體積UHPC，如果不得不采用，需特殊設(shè)計，不能機械化地一澆了之。主動采用大體積UHPC并不意味著你的結(jié)構(gòu)設(shè)計或施工水平就高!不得不采用時，從減小溫升和減縮角度考慮，可以適當摻加一定量的粗骨料，前提是不能顯著降低其品質(zhì)；也可采用適量預(yù)飽水微細粉體材料。能否采用水化熱抑制劑需由實驗確定。

020.難道用UHPC，首先要考慮輕、薄、脆、透的應(yīng)用場合？

不是首先要考慮這些場合，而是過去那些重、厚、笨、死的混凝土結(jié)構(gòu)在采用UHPC后，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，會變成這些樣子！

021.UHPC超高性能混凝土為啥要測抗拉性能？

UHPC區(qū)別于OPC、HPC的典型性能就是它的抗拉性能，這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員感興趣的力學性能，所以要測。

022.UHPC為啥要用直拉試驗？

因為直接，省事！有些國家用UHPC的抗彎性能來反算它的抗拉性能。對于不摻纖維的基底材料來講，應(yīng)該是存在固定換算關(guān)系的；對于摻纖維的UHPC，應(yīng)該不存在換算關(guān)系，所以還不如直接測量來得痛快！

對于直拉試驗，不同國家采用的試件形狀和尺寸也不盡相同。有的采用板狀試件，有的采用啞鈴（狗骨）試件，有的采用棱柱體；有的采用切口試件，有的不采用切口試件；有的試件要求打磨掉表面浮漿層，有的則不要求；測試時，有的要求試件與夾頭固接，有的則要求鉸接，等等。這些測試結(jié)果之間能否進行直接換算，除理論推導(dǎo)修正外，還應(yīng)考慮試件尺寸效應(yīng)和具體測試技術(shù)之間的差別，通過做對比試驗來加以確定。

023.UHPC的彈性段應(yīng)變怎么測比較方便？

用紙基應(yīng)變片測就比較方便。若用引伸計或位移計，需要的精度和數(shù)據(jù)采集速率都比較高，很昂貴；萬一觸頭有滑動，數(shù)據(jù)很難看。千萬別用精度不高的數(shù)字千分表去測！

024.UHPC超高性能混凝土的初裂及初裂后的應(yīng)變不易測準，怎么辦？

紙基應(yīng)變片只要貼好了，很容易獲得UHPC的初裂時間和應(yīng)變，甚至初裂后的部分裂縫擴展應(yīng)變也可獲得。初裂后的應(yīng)變確實不易測準。無論你采用多好的引伸計或位移計，都不易測準。因為試件有時會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，位移計觸頭有時會發(fā)生滑移等。所以要多測一些試件，找出代表的數(shù)據(jù)來反映材料的直拉特性；發(fā)表時可將所有數(shù)據(jù)同時發(fā)表，千萬不能撿其中的曲線去發(fā)表，更不能拿其中的曲線去吹牛，不然牛皮吹多了，也總有吹破或掉坑里的時候。某種意義上講，初裂后的應(yīng)變數(shù)據(jù)也僅可用作參考；對于那些“特別好、特別理想”的裂后應(yīng)力應(yīng)變曲線，有時可不必特別當真。

025.能用GB/T50081的UHPC抗彎強度換算為T/CBMF37的抗拉強度嗎？

絕不可以呀！除非你測量的是不摻纖維的基體材料；或是你參考了國內(nèi)外標準測試方法，對摻纖維UHPC超高性能混凝土的抗彎試驗進行了改進，并在大量試驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上找到了換算關(guān)系及誤差波動范圍，否則就別去機械化地進行“理論”換算；因為單單因試件尺寸效應(yīng)引起的誤差，你就無法忽略！