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1、- 全国特种范凝土技术& I 程应用”学术变漉舍置2 0 0 8 年混凝土质量专业委员台年会 2 0 0 B 年9 月侠目西安 高性能与超高性能混凝土( H P C U H P C ) 的发展与应用 冯乃谦 蒲$ 太学北京1 0 0 0 8 4 ) 摘蔓：2 0 世纪7 0 年代开始棍凝土工业主要是在发展高强度高性能混凝土。新材科新设计标准 和施工方法使我们能设计比较高层、纤细、轻量、有吸引和比较耐久的棍凝握土结构。在9 0 年代， 超高性能混凝土的发展卫是混凝土技术的一个太究破。这种混凝强度达到了2 5 0 肝a ，与高性能混凝 土相比，耐久性明显地提高。这种混凝土与钢纤维复合，完全不用钢筋
2、，可以建造大跨度桥集，壳 体结构，高层塔式结构。本文将介绍国外和国内的【肌的研究和应用情况。 美键词：超高性能：高性能：混凝土：耐久性；应用 1 普通混凝( N C ) 一高性能混凝土 ( H P C ) 一超高性能混凝土( U I I P C ) ( I ) 普通混凝土( N c ) 一般指C 4 0 及其以下的混凝土。水灰( 胶) 比高，用水量偏大：浇注成型后，在结构形成过 程中，产生内分层( 粗骨科与水泥石界面孔睬， 粗大毛细管) 与外分层( 泌水、浮浆松软) ，造 成抗溥性纸耐久性低寿命缩短。普通混凝土 的结构状态如图l 。 勰I 井分垦 ( a ) 混凝土浇注成型硬化后的状态( b
3、) 局部放大 c ) 抛光面的E P M A ( 宇智田等)( d ) 水泥浆体和骨料界面模型( 森野) 雷1 漉凝土硬化后的结构状态 赣黧 日月落：高性能与超高性能m 凝( 吒 加) 的发展自应月 【对高强棍凝土与高性能混凝土 高性能混凝土一般都具有高强度；但高强度 混凝土不一定具有高性能。高性能最重要的指标 是高耐久性。棍凝土的强度与耐久性并不具有相 裁篙艘黧缝蔫；爱缫篙获得。而混凝土与混凝土结构的耐久性除了适 当降低水胶比外还要通过掺加适当品种的超细 粉而获得。如表1 所示。 表1 高强混凝土与高性能混凝土的耐久性比较 编类 m 衷水泥矿渣超砂碎5m高效减2 8 抗压 氧离于抗导电量 (
4、 腔)c 埘m ：细特 ( 吲m ) ( k g h 一)埘一：木剂强度散景致( 库仑) 号型 ( k 2 l m )( )( M P a )f 1 0 s )比 高强 灌凝 土 高性 能混 凝 N O l 与N 0 2 混凝土的界面结构如图2 所 0 ) 超高性能混凝土 星堕薹遂釜釜釜璺筐薹鋈鎏篓! ：翌 H F C l 0 0 的s E MU I 诤C 2 0 0 白勺s E M U H P E 2 0 0 坭i 的S E M 图2 不周混凝土的界面结构 高性能混凝土。H F C l 0 0 和U H P O C 2 0 0 基本的 结构如图3 所示。 按照笠井芳夫的定义超高性能泥强土的强
5、 度为8 0 M P m - I S O M P a ：相当于我国C 8 0 以上的 图3 H P C U H P C 的基体S E M 及孔结构 - 田特种溉壤土技术丑I 狴应用“学术变涟台量2 0 0 8 年潞凝质t 专业委员去年喜2 0 年9 月陕堕二堕室 结构；龌：霉蒜锰嚣甥嚣i i 蓄；霎箍这也是小瓷源、省雠与环保协 2U H P C 工程应用实倒 0 ) u 毗在中田的应甩实蜘 代嚣嚣嚣糍恭主然勰i 盎涨桨燃器微 1 0 0 I O O 1 0 0 m m 的试件大约为1 2 卟咂 广， I 的珠江新城西塔项目部研发和大量应 用了C 8 0 、C 9 0 的 珏，目前正研发t -
6、护C 1 0 0 - 并准鲁蔡送4 0 0 M 高度 据瓷料介绍，重庆大学在试验室研发了置度 为1 5 0 M P a 的 珏，c ( 试件尺寸I O O 1 0 0 l O O m m ) 下，在广东省国贸大厦工程。研发和应用了C 6 0下 的I I P C 此后，在北京上海、深圳、武汉、 沈阳等地又研发和应用了 ，c 2 1 世纪初，北京 我回C 1 0 0 的U H F C 实例子如表二性能如 。，岱，嚣裂勰蓑翟鬻赭器； 荐尹压强度“”州”“”“”“方试 ( 2 ) I 皿P c 在日本的应用 日本的吉田德次郎博士于1 9 3 6 年，用人工 撮实方法研制出了强度1 0 0 M P a
7、的高强混凝土。 2 0 世纪末辨以1 世纪初随着大跨度、超高 层的钢筋混凝土结构物的建造，日本大成建设株 式会杜等部门研发和应用了F c 6 8 0 H P c 、 U H I 1 5 0 、U H P C I 8 0 ；如图4 所示 日本于2 0 0 0 2 0 0 5 年在4 3 层叫5 层的根 多株集体住宅中，采用了F C l 0 0 ，F C l 3 0 。F C l 5 0 的U ，c 。 凰4 日本U H P C 发展的背景( 笠井) 日乃谨z 高性能与超商性能涵j l ( 肿c * 口c ) 发& 与应用 凝点亲辫黧凝鞣麓i|撩霾蒜鞴i糕250N + 。a 。, 荔黧群的抗麟度，
8、和一相茹i 茹篙淼纛芝燃竿谳篙= “t 耐九性口显地增加。 豢茗藉茹：! ；谣：“1 ”8 ”： 妻蒜藏蒸墨裂黧黧结构斋，勰崔勰孟_ 篇 章大s h 刊舯o k e 建造了一条预应力复合的行人= ? = 2 耀j 兰0 。：“景冀? = 三巴 i矛麓20：5m篡22訾50m委薰鬟黼拦j爨潲熏鋈蠛渺5L q - I P C ( 分别为和 ) 为车辆和运输使用，曼竺：= ：翟。= ? 竺曼二三? = ? 如图所示。该桥的在不同部位掺入了 圜 图5 建造在法国B o m g - l e s V a l e n c e 的道路桥( I i a j a ：2 0 0 4 ) 3U 1 4 “ P C 的
9、配制技术 上面介绍的实际上是两种不同类型的 U H P C 像日本和我国的u 田，c 属于混凝土类型 具有超高强度高性能棍凝土a 而在欧洲发展和应 用的L I H P C 属于E C C 材料也叫做纤维增强的 活性粉末混凝土( R P C ) 。这种材料首次大规模 应用始于1 9 5 0 年左右，在丹麦得到应用，称之 为D S P 砂浆在这种材料中，掺入人工的或天 露警嚷翟r 图6u 眦建造的收费站屋顶 ( R 删i n 0 2 0 0 4 ) 苌二= 二三= I = 二i 5 圉8K a s s e e 行人桥的断面图 釜：慧霪i 萎凳耍：墨篇誊于受根嫡 U H P C 拌合物组成的典型实例
10、如袭3 所示。 衰4 桨? N 同C 麓1 - I P 的C 粼嚣麓器嚣衰所示 、和U I 鹏的耐久性特性值 如表5 所示。 “全国特种混凝土技术及工程应用”学术交流会暨2 0 0 8 年混凝土质量专业委员会年会2 0 0 8 年9 月 陕西西安 U H P C 组成 M 1 M 1 QM 2 Q B 1 B 1 QB 2 QB 3 Q 材料 水泥k g m 3 9 0 0 7 3 38 3 28 0 06 3 07 2 35 8 0 砂0 l m mk f r l 3 l O l 6 1 0 0 89 7 54 4 04 3 34 2 53 5 4 玄武岩2 8k g ，哟 8 7 08 6
11、 78 5 07 1 l 硅粉k 帕 2 2 5 2 3 01 3 52 0 01 9 71 1 81 7 7 钢纤维2 5 v o L 1 9 21 9 21 9 4 k g I n 3 1 9 21 9 21 9 21 9 2 石英粉Ik m 3 1 8 32 0 71 5 81 8 13 2 5 石英粉I Ik g n ：1 3 1 3 l 超塑化剂 k g m 3 2 8 22 8 22 8 62 9 4 2 4 7 2 5 63 0 4 水 9 m 31 8 51 6 l1 6 11 6 6 1 5 l 1 5 71 4 1 ( W ，C )( O 2 3 )r o 2 4 )( O
12、 2 2 )f 0 2 3 )( O 2 7 )( O 2 4 )( O 2 8 ) W ，B 0 1 80 1 9O 1 90 1 8O 2 00 2 lO 2 l 坍落度 锄5 55 55 56 55 56 56 5 实验试件龄期 轴向抗拉弯曲抗拉 混凝土 M l Qm Q M 1 QM t QB 3 Q 养生9 0 。9 0 。 9 0 。、礼9 0 。W L9 0 。 浇注水平垂直水平水平垂直水平垂直水平 方向方向方向方向 方向方向方向方向 方向 断裂能 7 d1 6 7 5 79 9 9 32 0 1 0 01 5 0 9 72 0 3 5 51 4 5 4 3ll G F l O
13、2 8 d 1 4 5 5 51 2 9 3 21 8 0 5 21 9 8 9 2l f N m 1 2 8 d1 7 0 1 4 1 9 8 2 0， 强度触 7 d1 4 27 9 3 4 02 2 51 1 12 2 11 7 61 8 31 8 0 【N m m 2 】 2 8 d1 3 3|7 O3 5 7 | 】3 j2 2 2|2 0 4J 7 9 5 6 d1 7 7，3 6 31 6 22 2 1，2 4 21 8 1 P I i s m B e a m l F l冲 1 6 0 4 0 7 0 0 1 5 0 1 5 0 匕 替 翮 | ll 矗， 潋1 广妁；， k r
14、 f 一t r * 4 0 F M 1 Q B 3 Q M 1 QM 1 QB 3 Q 表5H P C 和U H P E 的而技术特性值 混凝土类型 N CH P C 检测项目 C 3 5 E N 2 0 6C l o o 1 1 5 E N 2 0 6 U H P c 总孔隙率( )a p p 1 5 a p p 8 4 - - 6 毛细孔( )a p p 8 印P 5 1 5 O 氮渗透性( m 2 ) 1 口6 1 0 1 7 3 xi li 0 0 C x 0 一， _ ， O k 芟 ，l 8 0 C V ，、 磊善一 。，。 _ c 毫幺v L 一，一 6 ，魉 p x o 口；c
15、 ：- - r 一 二多：7 1 0 0 萋二：，r图p 。 l 黝； ? 么 “o ，聊罗器 V _ 掰艟甜，擞 孑0 7 u ，一 轻蘩骨材 5 归纳小结 灰水比 图1 4 胶结料水比与2 8 天抗压强度( 笠井) 通过H P C 与U H P C 的研发与应用过程中， 可以发现一些基本规律，总结出来供参考。 ( 1 ) H P C 或U H P C 的强度与灰水比( 或胶结 料水比) 仍具有线性关系，但是，由于水泥品种 与标号、掺合料的品种与细度而有所差别。 ( 2 ) 骨料的表现密度与吸水率对H P C 与 U H P C 强度及流动性形响很大 当W B = 0 2 5 时，粗骨料表现密度 2 6 5 时， 混凝土的强度1 1 0 M P a ，粗骨料的吸水率 1 。O 时，H P C 强度都较大。 粗骨料在混凝土中的体积含量 4 0 0 L m 3 粗骨料的最大粒径D m a x 、1 0 r a m 租骨料可用质量系数评价其优劣： K = M z ( 5 0 P ) 式中K 质量系数 M z 细度模量 卜空隙体积百分率 9 质量系数K 也可用来评价细骨料 ( 3 ) U H P C 与化学外加剂选择 由此可见聚
