超高性能混凝土UHPC详解

尽管ＵＨＰＣ 自出现以来，不断被应用于桥梁、建筑、核电、市政、海洋
等工程之中，然而应用发展远低于预期。以应用最多的桥梁为例，自1997
年第一座UHPC桥加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC桥建成以来，十几年
间全世界也仅建成３０余座，且以中小跨径与人行桥为主。在中国，ＵＨＰ
Ｃ 实际工程应用也极少，以桥梁为例，仅在铁路上有１座梁桥的应用，目前
10) 以ＲＰＣ 制备原 理为基础的ＵＨＰＣ 材料的研究与应用，是 当今水泥基材料发展的 主要方向之一。
3、UHPC的工程应用
当今水泥基材料发展的主要方向 近三十年来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
巴黎 鲍茵球场
3500块UHPC面板，实现整体结构轻量化
4、UHPC的技术优势
➢桥面板、桥面铺装；墩柱、盖梁等
PC装配式结构
➢构件湿接缝：柱与梁、梁与梁、梁与板、墙与梁等构件间节 点
➢轻质耐久桥梁构件，如π梁、轻薄桥面板、人行天桥等
其他领域
➢水利水电工程、轨道交通工程、港口与海洋工程 ➢民防、国防等防护工程、核电工程 ➢耐磨件 ➢……
7、UHPC高性能混凝土运用情况
UHPC运用情况
１ 座公路梁桥正在建设之中。
UHPC运用不理想的原因
一方面，有关ＵＨＰＣ 的研究主要集中在发达国家，而 这些国家已完成大规模的基础设施建设，推动其研究与应 用的市场动力不足；另一方面，发展中国家虽然有较大的 基础设施建设的需求，但是基础研究不足和ＵＨＰＣ 价格 较高，影响了其在工程中的应用。
方便等特点。
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
混凝土： 由胶凝材料（水泥、细骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶
剂（水）以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料 凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 优点：
相对于其他材料，混凝土生产能耗低、原料来源广、工艺 简便、成本低廉且具有耐久、防火、适应性强、应用方便等 特点。
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
混凝土：
由胶凝材料（水泥、细骨料（砂）、粗骨料（石
子）、溶剂（水）以及必要时掺入的化学外加剂组成，
经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性
的人造石材。
优点：
相对于其他材料，混凝土生产能耗低、原料来源广、
工艺简便、成本低廉且具有耐久、防火、适应性强、应用
抗压、抗拉强度高 结构致密、耐久性好 超高韧性 工作性好
结构轻型化、薄壁化 全寿命周期成本低 提高结构的抗震、抗疲劳性能 养护与维修简便
5、UHPC在桥梁工程中的应用
钢桥面铺装极易损坏
➢四大病害 ➢寿命仅5~10年
正交异性桥面板疲劳裂纹
➢通常5年就开裂
5、UHPC在桥梁工程中的应用
钢-UHPC轻型组合结构
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
缺点 自重大、脆性大和强度
（尤其是抗拉强度）低， 使用范围合 国家节约、降耗要求。
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
1993年法国Bouygues公司Richard等人率先研制出的一种超 高 性 能 水 泥 基 复 合 材 料 —— 活 性 粉 末 混 凝 土 （ Reactive Powder Concrete，简称RPC），并注册为专利产品
欧洲改称为Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC
超高的力学性能 超高的耐久性
毫米级骨料 微米级水泥等 亚微米级硅灰
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
1993年法国Bouygues公司Richard等人率先研制出的一种超 高 性 能 水 泥 基 复 合 材 料 —— 活 性 粉 末 混 凝 土 （ Reactive Powder Concrete，简称RPC），并注册为专利产品
超高性能混凝土 UHPC详解
新材料、新装备、新工艺 研究及工程应用
主讲人： 时间：
目录
CONTENTS
1 2 3 4 5 6
UHPC材料及工程应用简介 UHPC材料研发 UHPC材料在预制构件上的应用研究 钢桥面UHPC铺装专用成套设备开发 UHPC工程施工案例 结论及结束语
O
N
E
01 UHPC材料及工程应用简介
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
性质：超高性能混凝土（Uitra high Perforance Concrte） 结构研究与应用是一门研究型选修课。
地位：是一门提高本科生专业素养，扩展国际视野，培养 科研能力的拓展课程，也是给准备考研的同学提供超前学 习机会的课程。
基础 学 科 ：混凝土结构设计原理及混凝土结构、房屋建筑 学、土木工程材料、材料力学、理论力学、结构力学等。
欧洲改称为Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC
超高的力学性能 超高的耐久性
2、超高性能混凝土(UHPC)发展
1）20年代、50年 代和70年代,混凝 土的平均抗压强度 可分别20、30、 40Mpa。
3）纤维增强混凝 土（FRC）：加入 钢纤维（常用）
5）Brumaue报
2、超高性能混凝土(UHPC)发展
7)Birchal等开发 出无宏观缺陷 (MDF)水泥基材 料,抗压强度达到 200Mpa。
8）20世纪90年，法国 Bouygues在DSP、 MDF及钢纤维混凝土研 究基础上，研发出RPC。
9）1994年Larrard 等首次提出超高性能 混凝土（UHPC）的 概念。
➢有效提高桥面刚度 ➢大幅降低钢桥面应力 ➢延长抗疲劳寿命
有望彻底解决钢桥面铺装易损难题
5、UHPC在桥梁工程中的应用
UHPC湿接缝技术
箱梁湿接缝连接 墩柱湿接缝连接 防撞墙湿接缝连接
取消钢筋焊接 取代套筒灌浆 取代螺栓连接
6、UHPC的其它应用
混凝土桥
➢空心板梁、T梁、小箱梁、连续箱梁、槽梁、拱桥、斜拉桥等 各种桥梁结构；
道了 抗压强度达到 240MPa的低孔隙率 的水泥基材料。
2）20世纪70年代 末，由于减水剂和 高活性掺合料的开 发和应用，强度超 过60 Mpa。
4)对混凝土的耐腐蚀 性、耐久性和抵抗各 种恶劣环境的能力提 出高性能混凝土 (HPC）
6）Bachel采用细料致密法，
发挥硅灰和高效减水剂 的作用，达到减小孔隙 率，制备的150~200Mpa混 凝土得到运用。