10月-超高性能混凝土制备、性能及应用讲课资料
《高性能混凝土简介》课件
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REPORTING
运输工艺
总结词
运输工艺是连接搅拌工艺和浇注工艺的重要环节，需要保证混凝土在运输过程中 的质量稳定。
详细描述
在运输工艺中，需要选择合适的运输工具，控制运输时间和温度，避免混凝土出 现离析、泌水和硬化等质量问题。同时，还需要根据实际情况调整运输路线和运 输方式，以提高运输效率。
浇注与养护工艺
总结词
浇注与养护工艺是高性能混凝土生产中的最后环节，对混凝土的性能和使用寿命具有重 要影响。
外加剂的选择和使用应充分考虑其对混凝土其他组分的影响，以及对外界环境的影 响。
PART 03
高性能混凝土的生产工艺
REPORTING
搅拌工艺
总结词
搅拌工艺是高性能混凝土生产中的重要环节，直接影响混凝土的质量和性能。
详细描述
在搅拌工艺中，需要选择合适的搅拌设备，控制搅拌时间和投料顺序，确保混 凝土充分混合均匀，无离析现象。同时，还需要根据不同的混凝土配方和性能 要求，调整搅拌工艺参数，以满足生产需求。
案例二：某高层建筑项目
总结词
高层建筑的结构安全性和抗震性能得 到优化
详细描述
在高层建筑项目中，高性能混凝土的 应用提高了结构的强度和刚度，增强 了建筑物的抗震性能。通过合理的结 构设计，有效降低了风荷载和地震对 高层建筑的影响。
案例三：某大坝工程
总结词
大坝工程的抗冲刷和耐磨性能得到显著提高
详细描述
产生不利影响。
掺合料
掺合料是为了改善混凝土的性能 而加入的矿物材料。
超高性能混凝土UHPC力学性能及应用介绍
超高性能混凝土UHPC力学性能及应用介绍摘要：目前，我国的科学技术发展十分迅速，介绍了超高性能混凝土(UHPC)的研究背景和发展历程，UHPC在国内外的实际工程应用。
对超高性能混凝土的配制原理、材料性能以及制备工艺进行概述，简单介绍了在UHPC领域进行的尝试和探索，并针对现阶段UHPC应用的局限性，提出了一些建设性的方案，最后对UHPC的发展前景进行了展望。
关键词：UHPC；制备工艺；工程应用；材料特性1 UHPC的发展历程超高性能混凝土（UltraHighPerformanceConcrete,UHPC）是一种新型的水泥基材料。
其原材料主要由水泥、超细颗粒、细骨料、纤维和高效减水剂组成。
通过掺加超细活性颗粒和高效减水剂，达到提高材料密实性和低水胶比的目的，从而改善混凝土材料的性能。
对新型水泥基材料的研究可以追溯到上个世纪，早在70年代，通过使用超细磨水泥以及真空搅拌技术制造出低空隙率，抗压强度达到240MPa的水泥石。
2 制备UHPC的材料及工艺2.1原材料及配合比设计配合比设计见表1，本实验设计两种UHPC基体:A、B组为同一灰色基体，D组为白色基体。
灰色基体分别添加2.5%、5%体积掺量钢纤维，白色基体添加3%体积掺量耐碱玻璃纤维，制作三种等级的UHPC。
A、B组所用原材料分别为525#普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、天然河砂(≦2.36mm)、镀铜微丝钢纤维(长度在12－14mm之间，直径在0.15－0.20mm之间，抗拉强度大于2850MPa)。
D组所用原材料分别为525#白水泥、硅灰、磨细石英粉、石英砂(≦2.36mm)、耐碱玻璃纤维(长度12mm，长径比58，单丝直径14－19μm，抗拉强度1700MPa，弹性模量72GPa)。
三组减水剂均为聚羧酸型高效减水剂，减水率大于30%。
表1 配合比设计2.2 UHPC制备工艺2.2.1搅拌UHPC的搅拌需要注意的问题是如何保证钢纤维的均匀分布，搅拌或投料方法不当会导致纤维结团，影响UHPC的生产。
超高性能混凝土的制备及性能研究
超高性能混凝土的制备及性能研究超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高耐久性、高抗裂性、优异的耐磨性和抗冲击性等优点。
它是由水泥、细粉、石英粉、粘土、钢纤维、化学添加剂等原材料组成，经过高强度的机械搅拌和高温蒸养而成。
本文将从UHPC的制备方法、性能研究和应用前景三个方面进行详细介绍。
一、制备方法UHPC的制备方法主要包括干拌法和湿拌法两种。
1. 干拌法干拌法是将所有原材料进行混合，然后在高温高压下进行压缩成型。
其中，水泥和细粉的比例一般在1:1左右，钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%，化学添加剂的掺量根据具体情况而定。
混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合均匀。
在进行压缩成型时，需要使用高压机器进行加压，压力一般在200MPa以上，温度一般在180℃左右。
2. 湿拌法湿拌法是将水和其他原材料混合，然后进行机械搅拌。
其中，水泥和细粉的比例一般在1:1左右，钢纤维的掺量一般为体积的2%~5%，化学添加剂的掺量根据具体情况而定。
混合过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以确保混合均匀。
在搅拌过程中，还需要不断添加水，以确保混合物的流动性。
最终，将混合物倒入模具中进行成型，然后进行养护。
二、性能研究UHPC的性能研究主要包括强度、耐久性、抗裂性、耐磨性和抗冲击性等方面。
1. 强度UHPC的强度非常高，一般达到150MPa以上。
这是由于其原材料的选择和制备方法的特殊性所决定的。
UHPC中的水泥和细粉具有高度活性，可以充分反应，形成无数的晶体，从而提高混凝土的强度。
此外，UHPC中掺入钢纤维也可以有效地提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。
2. 耐久性UHPC具有优异的耐久性，主要表现在以下几个方面。
首先，UHPC 中掺入了化学添加剂，可以有效地抑制混凝土的龟裂和开裂，从而提高其耐久性。
其次，UHPC中的钢纤维可以有效地防止混凝土的裂缝扩展和脆性破坏，从而提高其耐久性。
高强高性能混凝土课件
目录 CONTENTS
• 高强高性能混凝土概述 • 高强高性能混凝土的组成材料 • 高强高性能混凝土的配合比设计 • 高强高性能混凝土的生产与施工 • 高强高性能混凝土的性能评价与检测 • 高强高性能混凝土的工程应用实例
01
高强高性能混凝土概述
定义与特性
定义
高强高性能混凝土是一种具有高强度、高耐久性和优良工作性的混凝土，其抗 压强度一般不低于C60。
地铁工程
总结词
地铁工程中大量使用高强高性能混凝土，能够满足地 铁工程对混凝土强度、耐久性和稳定性等方面的要求 。
详细描述
地铁工程是城市交通的重要组成部分，其地下结构需 要承受较大的水压力和土压力，同时面临复杂的地下 环境条件。高强高性能混凝土具有高强度、高耐久性 、低收缩等特点，能够满足地铁工程对混凝土强度、 耐久性和稳定性等方面的要求。在地铁工程建设中， 采用高强高性能混凝土可以提高结构的承载力和耐久 性，减少维修和养护成本，保证地铁工程的安全性和 稳定性。
其他工程应用
总结词
除了大型桥梁工程、高层建筑和地铁工程外，高强高性能混凝土还广泛应用于其他工程 领域。
详细描述
高强高性能混凝土因其优异的力学性能和耐久性而受到广泛欢迎，除了大型桥梁工程、 高层建筑和地铁工程外，还广泛应用于其他工程领域，如核电站、水坝、港口码头等。 在这些工程领域中，高强高性能混凝土能够提高结构的承载力和耐久性，降低工程成本
生产设备
生产高强高性能混凝土所需的设 备主要包括搅拌机、运输车、泵 送设备等，这些设备需满足高效 率、高精度和稳定性的要求。
施工方法与要点
施工方法
高强高性能混凝土的施工方法主要包 括浇筑、振捣和养护等步骤，需根据 工程实际情况选择合适的施工方法。
最新高性能商品混凝土制备、性能与应用技术-新.PPT
• 低用水量法则 • 系指在满足工作性条件下尽量减少用水
量。混凝土高拌和水量的后果是：抗压 和抗折强度降低、吸水率和渗透性增大、 水密性降低、干缩裂缝出现的几率加大、 骨料与水泥石界面粘结力和钢筋与砼界 面握裹力减小、混凝土干湿体积变化率 加大和抗风化能力降低。为解决HPC用 水量应≯160kg/m3。
高性能商品混凝土制备、性能与应用技术
秦鸿根教授级高工
东南大学江苏省土木工程材料重点实验室 二00九年十一月
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主要内容：
◆高性能商品砼制备要求 ◆高性能商品砼原材料质量 ◆ 高性能商品砼配合比设计 ◆ 高性能商品砼优化与调整原则 ◆高性能商品砼施工技术 ◆砼外加剂与水泥的适应性 ◆水泥的性能与应用中的有关问题 ◆高性能粉煤灰砼性能研究实例
2、对商品砼强度的要求
• 中低强混凝土：C20～ C50
• 高强混凝土：C60～C80
• 配制强度 fcu ,t fcu ,k1.645 0
• 7d与28d抗压强度关系一般相差10MPa左右，
要求7d抗压强度为28d抗压强度0.85~0.9倍。
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二、耐久性为主的HPC配合比设计法则
• 高耐久性混凝土首要条件是抗裂性好和 体积稳定性好。其特点是低渗透性（包 括水密性和抗化学侵蚀性）、无龟裂， 内部结构的自愈性和长期强度缓慢持续 发展。
• 以耐久性为主的HPC配合比设计应综合 采用如下法则：
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超高性能混凝土（UHPC）的性能和应用简述
超高性能混凝土（UHPC）的性能和应用简述1、超高性能混凝土（UHPC）定义与发展历程超高性能混凝土（Ultra-HighPerformance Concrete，简称UHPC），因为一般需掺入钢纤维或高强聚合物纤维，也被称作超高性能纤维增强混凝土（Ultra-HighPerformance Fibre Reinforced Concrete，简称UHPFRC）。
UHPC不同于传统的高强混凝土（HSC）和钢纤维混凝土（SFRC），也不是传统意义“高性能混凝土（HPC）”的高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料。
1999年清华大学覃维祖教授等发表文章《一种超高性能混凝土——活性粉末混凝土》最早介绍了UHPC，至今在中国仍然较多地使用“活性粉末混凝土（简称RPC）”名称。
RPC是法国一个公司的专利产品名称，宣传介绍较多而广为人知。
1994年法国学者DeLarrard等将这类新材料称作UHPC，由于UHPC或UHPFRC名称没有商业色彩，且能更好表达这种水泥基材料或混凝土的优越性能，逐步被广泛接受和采用。
UHPC较有代表性的定义或需要具备的特性如下：· 是一种组成材料颗粒的级配达到最佳的水泥基复合材料；· 水胶比小于0.25，含有较高比例的微细短钢纤维增强材料；· 抗压强度不低于150MPa；具有受拉状态的韧性，开裂后仍保持抗拉强度不低于5MPa（法国要求7MPa）；· 内部具有不连通孔结构，有很高抵抗气、液体浸入的能力，与传统混凝土和高性能混凝土（HPC）相比，耐久性可大幅度提高。
UHPC属于现代先进材料，创新了水泥基材料（混凝土或砂浆）与纤维、钢材（钢筋或高强预应力钢筋）的复合模式，大幅度提高了纤维和钢筋在混凝土中的强度利用效率，使水泥基结构材料的全面性能发生了跨越式进步。
使用UHPC可以建造轻质高强和高韧性的结构，彻底改变混凝土结构“肥梁胖柱”状态；其结构所拥有的耐久性和工作寿命，远远超越钢、铝、塑料等其它所有结构材料。
高性能混凝土知识讲座-PPT
硅灰的扫描电子显微照片
微硅灰的扫描电子显微照片 （颗粒粒径小于1μm，平均粒M径i为cr0o.15sμimlic）a Grains
3、化学外加剂
•外加剂定义 •常用外加剂类型 •高效减水剂 •引气剂
a.外加剂定义
能显著改善拌合物或硬化混凝土某些性能的物质。
b.常用外加剂类型
提高混凝土拌和物流动性的外加剂，主要是减水剂。 调节混凝土凝结时间的外加剂，有速凝剂、缓凝剂、早强剂。 调节混凝土含气量的外加剂，有引气剂、消泡剂。 改善混凝土某些特殊性能的外加剂，如膨胀剂、阻锈剂、
粉煤灰 主要成分为空球形颗粒，直径通常为5～90μm 。
粉煤灰颗粒扫描电子显微照片
粉煤灰颗粒空心微珠的扫描电子显微照片
硅灰
多为微细球体，平均直径小于0.1μm，因为能够 填充水泥颗粒之间的空隙（1～50μm）。硅灰在混 凝土中更多的是用作粉体掺合料，用于提高混凝 土的抗渗性和抗压强度。掺用硅灰时通常还同时 掺入高效减水剂，以此来弥补硅灰的高比表面积 引起需水量增加。
防水剂、抗冻剂、养护剂。
c.高效减水剂
在用水量不变的情况下，可显著增加拌合物流动性的 外加剂。
•减水机理
加入减水剂，就会使水泥颗粒表面带上相同 的电荷，在电性斥力作用下，使水泥颗粒分散， 把被包裹的水释放出来，从而起到显著地减水 作用。
a
b
减水剂对水泥颗粒的分散作用
a. 水泥颗粒间减水剂定向排列产生电性斥力
a）搅拌
b）凝结
c）硬化
硅酸盐水泥的水化过程示意图
（1）
பைடு நூலகம்
（2）
水泥水化的电子显微照片
（1）水化硅酸钙纤维和毛细管孔隙 （2）放大后的水化硅酸钙纤维
超高性能混凝土的制备技术及实际应用
超高性能混凝土的制备技术及实际应用一、引言超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）是一种具有高强度、高耐久性、高韧性以及优异的耐久性的新型材料，其综合性能远优于传统混凝土。
近年来，由于其出色的性能表现，UHPC 在桥梁、高层建筑、水利水电、隧道、机场跑道等领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨UHPC的制备技术及实际应用。
二、UHPC的制备技术1. 原材料的选择UHPC的原材料主要包括水泥、细集料、粉状材料、化学外加剂以及纤维等。
水泥一般采用高性能粉煤灰水泥、硅酸盐水泥等，细集料采用石英砂、石英粉等。
粉状材料一般采用铜渣粉、硅灰石粉等。
化学外加剂主要有高效减水剂、增强剂、膨胀剂、延缓剂等。
纤维一般采用金属纤维、聚丙烯纤维等。
2. 配合比设计UHPC的配合比设计是制备UHPC的关键步骤之一。
一般来说，UHPC的配合比设计要考虑到原材料的物理化学性质以及UHPC的应用要求，以保证UHPC的性能表现。
3. 搅拌工艺UHPC的搅拌工艺是制备UHPC的关键步骤之一。
一般来说，UHPC 的搅拌工艺要求搅拌时间长、搅拌速度快、搅拌强度大、温度控制在适宜的范围内等，以确保UHPC的质量。
4. 养护工艺UHPC的养护工艺是制备UHPC的关键步骤之一。
一般来说，UHPC 的养护工艺要求养护时间长、养护温度适宜、养护湿度恰当等，以确保UHPC的性能表现。
三、UHPC的实际应用1. 桥梁UHPC具有高强度、高耐久性、高韧性以及优异的耐久性等特点，因此在桥梁领域得到了广泛应用。
比如，法国的米勒大桥、德国的吕根桥、日本的多摩川桥等都采用了UHPC。
2. 高层建筑UHPC具有高强度、高耐久性等特点，因此在高层建筑领域得到了广泛应用。
比如，新加坡的玛丽亚湾金融中心、美国的芝加哥威利斯大厦等都采用了UHPC。
3. 水利水电UHPC具有高强度、高耐久性、高韧性等特点，因此在水利水电领域得到了广泛应用。
混凝土学堂《第三十四期：超高性能混凝土制备与应用关键技术》
混凝土学堂《第三十四期：超高性能混凝土制备与应用关键技术》超高性能混凝土制备与应用关键技术超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，UHPC），通常是指抗压强度大于150MPa、抗拉强度大于7MPa的“超级混凝土”。
UHPC具有超高强、高韧、高抗渗、高耐腐蚀、高抗爆和高抗电磁干扰等优异性能，能很好满足土木工程结构轻量化、高层化、大跨化、高耐久的要求，在国防、核电、海洋平台等特种工程中也具有重要的战略意义，已成为未来混凝土科技发展的重要方向之一。
超高性能混凝土由于极高的抗压强度，能大幅度的减轻结构的自重，因而减少了对水泥的需求量；具有极好的耐久性能，可以极大地延长构筑物的使用寿命；可以充分发展原材料的效能，减少对资源、能源的消耗，具有极强的节能环保效益。
从长远来看，超高性能混凝土具有普通混凝土无法比拟的社会经济和环境效益。
制备UHPC主要原材料有水泥、级配良好的细砂、磨细石英砂、硅灰等矿物掺合料、高性能减水剂，总体而言，UHPC 材料的制备技术可概括为以下几点：1）剔除粗集料，提高基体匀质性，减少内部缺陷。
剔除粗骨料后，可大量减少界面处微裂缝的宽度和长度，减少了内部缺陷，同时UHPC水胶比较低，界面过渡区较薄，强化了集料与基体的界面；2）优化颗粒级配，提高堆积密度，改善基体密实性。
掺入硅灰等超细矿物细粉，扩大颗粒的粒径范围，进一步提高了颗粒的堆积密实度；3）火山灰效应，改善微结构。
硅灰等矿物掺合料的火山灰反应，可大量减少Ca(OH)2，优化界面区，改善微结构；4）掺入纤维，提高韧性。
混凝土的强度越高，脆性越大，在UHPC中掺入纤维，可以显著提高韧性和延性。
随着UHPC制备技术日益成熟且性能逐步提升，其在实际工程中也开始得到了广泛应用，但是随着UHPC在国内外的推广应用，工程实践表明，UHPC粘度大、收缩高和韧性不足等问题日益突出，急需采取一些新型技术措施降低其浆体粘度、提高体积稳定性及韧性。
超高性能混凝土的制备与应用
超高性能混凝土的制备与应用一、引言随着城市化进程的加快，建筑物的高度和桥梁的跨度也越来越大，因此对混凝土的力学性能、耐久性等方面提出了更高的要求。
超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）作为一种新型材料，具有高强度、高韧性、高耐久性、高密实度等优点，已被广泛应用于桥梁、隧道、地下工程等领域。
本文将介绍超高性能混凝土的制备及其在工程中的应用。
二、超高性能混凝土的制备超高性能混凝土的主要组成部分包括水泥、骨料、矿物掺合料和高效活性掺合料等。
其中，高效活性掺合料是一种粉状材料，主要由硅酸盐、氧化物、水合物等组成。
它能够填充混凝土中的微孔和毛细孔，提高混凝土的密实度和强度。
超高性能混凝土的制备过程中，需要注意以下几个方面：1.材料选择。
需要选择优质的水泥、骨料和矿物掺合料，并选用高效活性掺合料。
2.搅拌方式。
采用高速、高效的搅拌方式，保证混凝土的均匀性。
3.加水量。
需要控制好加水量，以保证混凝土的流动性和成型性。
4.养护时间。
超高性能混凝土的养护时间比普通混凝土更长，通常需要养护28天以上。
制备好的超高性能混凝土具有以下特点：1.极高的强度。
通常可以达到100~200MPa以上，是普通混凝土的5~10倍。
2.高度的韧性。
由于采用了高效活性掺合料，超高性能混凝土的韧性也得到了提高。
3.良好的耐久性。
超高性能混凝土的密实度和抗渗性也比普通混凝土更好，可以有效地防止水、氯离子等的侵入。
三、超高性能混凝土在桥梁工程中的应用超高性能混凝土在桥梁工程中的应用已经得到了广泛的认可。
它不仅可以提高桥梁的承载能力，还可以使桥梁具有更长的使用寿命。
目前，国内外已经有许多采用超高性能混凝土建造的桥梁，例如法国的米肯桥、美国的6号跨湾大桥等。
这些桥梁不仅具有超强的承载能力，而且在极端天气等恶劣环境下仍然能够保持稳定。
四、超高性能混凝土在地下工程中的应用超高性能混凝土在地下工程中也具有广泛的应用前景。
UHPC超高性能混凝土制备性能及应用
UHPC超高性能混凝土制备性能及应用UHPC（Ultra-High Performance Concrete）超高性能混凝土是一种新型的混凝土材料，具有非常优异的性能和应用潜力。
以下将对UHPC的制备方法、性能特点及应用进行详细介绍。
1.UHPC的制备方法UHPC的制备采用特殊的配比设计和先进的混凝土技术，主要包括以下步骤：-原材料选择：使用高品质的水泥、细碎石、细砂和超细粉煤灰等材料。
-配方设计：根据需要的性能要求，进行合理的配比设计，包括水灰比、胶凝材料的种类和掺量等因素。
-搅拌工艺：采用独特的干搅拌和湿搅拌技术，确保混凝土内部的颗粒均匀分散。
-强化措施：添加钢纤维、纤维增强材料等，提高混凝土的抗拉强度和韧性。
-养护措施：使用蒸汽养护或湿养护等方法，促进混凝土的早期硬化和强度发展。
2.UHPC的性能特点UHPC具有以下几个显著的性能特点：-高强度：UHPC的抗压强度一般在150MPa以上，是普通混凝土的2倍以上。
-高韧性：由于添加了纤维材料，UHPC具有良好的抗裂性能和韧性，能有效抵抗外力的作用。
-低渗透性：UHPC具有良好的致密性和微观结构，可阻止水分和气体的渗透，提高材料的耐久性。
-耐久性好：UHPC具有耐高温、耐化学腐蚀和抗冻融循环等优异的耐久性能。
-精细化结构：由于使用超细颗粒材料，UHPC的内部结构更加致密，具有更好的耐火性能和抗渗性能。
3.UHPC的应用UHPC由于其卓越的性能，已在多个领域得到广泛应用：-桥梁工程：UHPC可以用于制作超高性能梁、连接板、支座等，提高桥梁的承载能力和耐久性。
-隧道工程：UHPC可制作隧道衬砌板、隧道门梁等，具有良好的耐火性能和抗渗性能。
-建筑装饰：UHPC可制作精细化的建筑立面、雕塑、装饰板等，具有高强度和美观性。
-能源工程：UHPC可用于制作核电站、水电站的重要部件，具有耐久性好的优势。
-其他领域：UHPC还可以用于海洋工程、防护工程、道路修复等领域，发挥其高强度、耐久性等特点。
高性能商品混凝土制备、性能与应用技术-新.ppt课件
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一、高性能商品混凝土制备要求
·对新拌砼工作性、可泵性要求
· 对商品砼强度的要求
· 对商品砼耐久性的要求
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4
1.1 流动性—坍落度与坍损 TO=T1+ΔT
TO —初始坍落度，T1—入泵坍落度，ΔT—坍损
• 根据混凝土结构设计强度要求，高性能 混凝土强度等级有C40、C50、C60、 C70、C80等。混凝土标准养护28d或自 然养护600℃·d的抗压强度达标率不低于 95%。对C30以上的混凝土，其计算配 制强度用的标准差，不小于3.0MPa，一 般取6.0MPa。因此混凝土配制强度： C60混凝土为69.9MPa，C50混凝土为 59.9MPa，C40混凝土取49.9MPa。 JTJ041-2000规定，配制强度不得小于设 计强度的1.15倍。
9
10 11
表 2-4 粗细集料的质量标准
检测内容
砂
表现密度（ kg/m3） >2500
堆积密度 (kg/m3)
>1400
空隙率 (%)
<45
颗粒级配
2 区合格
细度模数
2.3-3.0
最大粒径（ mm）
--
泥含量（ %）
<2.0
泥块含量 (%)
<0.5
有害 物质
云母 (%) SO 3(%) 有机物
<1 <0.5 合格
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25
• 可泵性 可泵性表示混凝土易于泵送而不产 生堵管或分层离析和泌水等性能,可泵性好 的混凝土,不但混凝土原材料应满足要求,流 动性大,而且粘聚性、保水性好。常压泌水 率要小，压力泌水值一般控制在40～130ml， 以70～130ml为好。
高性能混凝土讲稿—高性能混凝土的发展与应用
中铁三局高速铁路施工技术培训班资料高性能混凝土的发展与应用铁道部科学研究院2004.03高性能混凝土的发展与应用谢永江[摘要]高性能混凝土（High Performance Conerete，简称HPC）是一种具有高强度、高耐久性与高工作性的混凝土，HPC的W/C≤0.38，混凝土中的水泥石只有凝胶孔无毛细孔，具有高的抗渗性和耐久性。
HPC组成材料中必须具有矿物质超细粉和高效减水剂，HPC的ASTM C1202 6h总导电量应＜1000库仑，相应抗压强度≥60MPa。
关键词高性能混凝土矿物质超细粉高效减水剂导电量一、引言1990年5月在马里兰州，由美国NIST和ACI主办的讨论会上，HPC定义为具有所要求的性能和匀质性的混凝土。
这些性能包括：易于浇注、捣实而不离析；高超的、能长期保持的力学性能；早期强度高、韧性高和体积稳定性好；在恶劣的使用条件下寿命长。
也就是说，HPC要求高的强度、高的流动性与优异的耐久性。
1993年，P.C.Aitcin和A.Neville发表了“高性能混凝土揭密”（HPC Demy sitied）的文章，定义了高性能混凝土，并说明了高性能混凝土与高强混凝土的区别。
混凝土达到高性能最重要的技术手段是使用新型高效减水剂和矿物质超细粉。
前者能降低混凝土的水灰比、增大坍落度和控制坍落度损失，也即赋予混凝土高的密实度和优异的施工性能；后者填充胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化反应，除了提高混凝土的密实度外，还改善混凝土的界面结构，提高混凝土的耐久性与强度。
可以说，20世纪60年代高效减水剂的发明与应用，使混凝土技术进入高强度与高流态的新领域；20世纪90年代的粉体工程，进一步使混凝土进入了高性能时代。
在中国大陆，C60的高性能混凝土已广泛应用于桥梁、高层建筑及机场建设等工程；C80混凝土也在工程中试点应用。
在国际上强度为90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、150MPa，甚至230MPa的高性能混凝土，在工程中都获得了应用。
高性能混凝土素材课件
施工缝处理
合理处理施工缝，保证混凝土 结构的整体性。
养护与防护
采取适当的养护与防护措施， 保证混凝土质量。
质量控制
质量检测
对混凝土进行各项性能检测，确保满足设计 要求。
质量评估
对混凝土质量进行综合评估，及时发现并处 理问题。
质量追溯
建立质量追溯体系，对混凝土生产与施工过 程进行全程监控。
持续改进
根据质量检测结果，持续优化生产与施工工 艺，提高混凝土性能。
根据工程需求，设计合 理的配合比，以获得最
佳性能的混凝土。
搅拌工艺
采用先进的搅拌工艺， 确保混凝土混合均匀，
无离析现象。
养护工艺
采用适当的养护工艺， 保证混凝土硬化过程的
正常进行。
施工方法
01
02
03
04
浇筑方法
根据工程需求，选择合适的浇 筑方法，如泵送、自流平、分
层浇筑等。
振捣方式
采用合适的振捣方式，确保混 凝土密实，无气泡。
耐久性评估通常采用现场检测和实验室模拟相结合的方法进行，以全面了解混凝土结构的性能状况。
通过耐久性评估，可以及时发现并解决混凝土结构在使用过程中可能存在的问题，确保其安全性和使用 寿命。
06
高性能混凝土的发展趋势 与展望
新材料的应用
高性能混凝土是一种新型建筑材料， 其性能优越，能够满足现代建筑的需 求。随着新材料技术的不断发展，高 性能混凝土的应用范围越来越广泛。 例如，碳纤维、玻璃纤维等纤维材料 的应用，能够提高混凝土的抗拉强度 和韧性，增强结构的耐久性和安全性 。
高性能混凝土素材课 件
目录
• 高性能混凝土简介 • 高性能混凝土的组成材料 • 高性能混凝土的配合比设计 • 高性能混凝土的生产与施工
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缺点：需要辊压或挤压成型；材料对水敏感，水分侵入后，体积膨胀， 强度下降。
一、概述
2、发展历程
高致密水泥基材料（DSP），采用高效减水剂和硅灰，掺加超硬度骨料 ，用充分分散的超细颗粒硅灰（0.5nm~0.5μm）填充在水泥颗粒堆积体系（ 0.5~100μm）的空隙中，实现颗粒堆积致密化，同时采用压制密实成型工艺 （强制式拌合，高频振捣和振动加压成型），可通过添加纤维增加韧性。
缺点：工作性差、易开裂、造价高、内部干燥产生的自收缩很大，以至 于净浆浆体会自行开裂。
一、概述
2、发展历程
DSP理论奠定了UHPC的理论基础
第一个DSP体系UHPC的组成和强度发展
水泥净浆、超塑化水泥净浆和 DSP体系的密实度图解
超细颗粒硅灰填充在水泥颗粒之间的空隙中，提高了固体颗粒堆积密实度 ，并在高效减水剂的作用下，使DSP浆体的水胶比降低到0.15~0.19水平。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
普通混凝土 20～50 4～8 30～40 1.1 10 ＞1000 4.0
高性能混凝土 50～100 6～10 30～40 0.6 2 900 2.8
UHPC 120～200
10～60 30～60
0.02 0 7 1.3
一、概述
3、配制与性能
UHPC渗透性、耐久性平均指标，以及与HPC、OC对比
典型的钢纤维长13mm，直径0.15mm，最大掺量2.5%。
3d强度： 90 ℃热水养护200MPa；400 ℃养护800MPa。
一、概述
2、发展历程
密实增强复合材料（CRC） 丹麦研究人员Bache在DSP材料的基础上，采用长6mm，直径0.15mm ，掺量5-10%的钢纤维，同时配以钢筋制备而成。 缺点：钢纤维掺量高，成本大大增加，适用于有特殊要求的结构，如： 抗冲击性能或很高的力学性能等。
一、概述
4、标准规范
（1）法国 2002 年 ， 发 布 了 第 一 部 UHPC 设 计 指 南 《 Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete - Interim Recommendations 超高性能纤 维增强型混凝土临时建议》，并于2013年发布修订版 建议。由于缺少相应设计方法，这部“准标准”也被 法国以外地区广泛采用。
超高性能混凝土制备、性能及应用
目录
概述 配制技术 力学性能 耐久性能 微观结构 工程应用 发展趋势
一、概述
1、定义
是一种组成材料颗粒的级配达到最佳的水泥基复合材料； 水胶比<0.25，含有较高比例的微细短钢纤维增强材料； 抗压强度≥150MPa，具有受拉状态的韧性，开裂后仍保持抗拉强度不低 于5MPa（法国规定7MPa）； 内部具有不连通孔结构，有很高抵抗气、液体侵入的能力，与传统混凝 土和高性能混凝土相比，耐久性可大幅度提高。
一、概述
2、发展历程
活性粉末混凝土（RPC） 1993年，法国皮埃尔·理查德研究小组通过模仿“DSP材料”，按 照最紧密堆积理论，剔除粗集料，使用最大粒径约为0.6mm的石英砂作 为集料，掺入适量钢短纤维和活性掺合料，配以成型施压、热处理养护 等制备方法，成功地研制出了高韧性、高强度、耐久性优良和体积稳定 性好的活性粉末混凝土RPC。
灌浆纤维混凝土（SIFCON） 在模板内先放置钢纤维，然后在纤维空隙灌注水泥砂浆，纤维掺量达到 12-13% ， 几 乎 10 倍 于 普 通 钢 纤 维 混 凝 土 。 抗 压 强 度 、 抗 拉 强 度 可 以 达 到 120MPa和40MPa，可用于道路面板及其维修。 优点：破坏时具有很高的应变； 缺点：纤维分布不均匀，难以使钢纤维形成三维堆积。
钢筋增强UHPC—CRC的抗弯承载能力接 近钢梁承载力水平，抗弯行为相似。
一、概述
3、配制与性能
HPC、UHPC、钢筋增强UHPC和高韧性钢材的性能对比
性能 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 弹性模量/GPa 氯离子扩散系数（10-12m2·s-1） 碳化深度（mm） 冻融脱落（g·m-2）
磨耗系数
一、概述
2、发展历程
20世纪70年代高效减水剂的开发和90年代优质活性矿物细粉、超细粉（ 硅灰、沸石粉等）的应用，使水胶比降低，混凝土结构密实，强度大大提高。
水泥材料高强化发展的两个模型：
宏观无缺陷水泥基材料（MDF），1979年英国化学公司和牛津大学研 制成功MDF，抗压强度高达300MPa，抗弯强度150MPa，弹模50GPa，配比 及工艺如下：
一、概述
3、配制与性能
RPC典型组成、配合比和性能
一、概述
3、配制与性能
抗压性能
OC/HSC-普通/高强混凝土
传统混凝土与UHPC的抗压强度范围
UHPC单轴压缩应力、应变曲线
一、概述
3、配制与性能
抗拉性能
FRC/HSFRC-普通/高强纤维混凝土 ，ECC-高延性水泥基复合材料
UHPC单轴拉伸应力、应变曲线
一、概述
2、发展历程
1999年清华大学覃维祖教授最早将RPC引入中国。 近年来，北京交通大学、湖南大学、东南大学等高等院校相继开 展研究，取得了系列成果。 经过35年发展，UHPC到了一个可以实际应用的水平，其抗压强 度150~200MPa，几乎等同于钢材，抗拉强度可超过15MPa，弯曲抗 拉强度达到50MPa，并且在普通养护条件也可制备出满足性能要求的 UHPC，并在高铁电缆槽盖板、桥梁、高层建筑、海洋工程等结构中开 始得到应用。
“活性粉末混凝土”（RPC，Reactive Powder Concrete）， 是法国 Bouygues建筑公司的一项专利产品，因广泛传播引起关注，RPC一度成为超 高性能混凝土的代名词。而“UHPC”名称能更好地表达这种水泥基材料或混 凝土在全面性能上的跨越式进步，逐步被广泛接受和采用。
商品化的UHPC产品均为专利配方产品，有独立的名称或商标，如：丹麦 的Densit ® ，法国的RPC ® 、Ductal®、BSI ® 、CEMTEC ® 、BCV ®等等。