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UHPC有多強(qiáng)？

由于UHPC是一種超高性能的混凝土，它能達(dá)到多高？從混凝土的主要抗壓性能來(lái)看，普通混凝土的抗壓強(qiáng)度幾乎為15mpa-30mpa（每平方米20-30噸），而我們?nèi)粘Ｉ钪杏捕雀叩纳F一般為200mpa（每平方米200噸），據(jù)說(shuō)UHPC的抗壓強(qiáng)度可達(dá)810mpa（每平方米810噸）?？梢哉f(shuō)，普通混凝土在UHPC面前是五渣。

齊天大圣孫悟空的如意金箍棒變化無(wú)窮，具有通天徹地的能力。如意金箍棒不重達(dá)13500斤(約6.75噸)。強(qiáng)的UHPC很容易在一平方米上放一百根定海針。

超高混凝土(UHPC)的高不僅僅是單一的抗壓能力。

UHPC的“三高”

超高性能混凝土主要稱為三高：強(qiáng)度高、耐久性高、工作性高。

『強(qiáng)度高』

上面提到UHPC的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到810Mpa，因?yàn)槊總€(gè)**的工藝水平差別很大，UHPC的抗壓強(qiáng)度也要求達(dá)到150mpa以上，抗剪力達(dá)到25mpa以上，隔熱性高，防水性高，質(zhì)地細(xì)膩，基本可以隔離所有有害介質(zhì)。可以說(shuō)是擎天白玉柱，架海紫金梁，扛起一片天空。

高耐久性

傳統(tǒng)混凝土不可避免地有很多縫隙。在高溫或低溫、連續(xù)雨或陽(yáng)光明媚的情況下，縫隙會(huì)進(jìn)一步放大，使用壽命低，而UHPC本身基本沒(méi)有縫隙。即使受外力影響，UHPC也有神奇的自愈能力。

UHPC早應(yīng)用于橋梁工，以減輕結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性。使用壽命可達(dá)100年以上。

▲Detovice河畔的橋梁，捷克。

高工作性

與傳統(tǒng)混凝土厚、笨、厚、重的特點(diǎn)不同，UHPC依靠其強(qiáng)大的物理特性，可以使結(jié)構(gòu)極輕，具有強(qiáng)烈的視覺(jué)美感。設(shè)計(jì)師可以在其**性能的幫助下實(shí)現(xiàn)無(wú)拘無(wú)束的想象力。

UHPC密度高，表面光潔度高，質(zhì)地細(xì)膩，溫潤(rùn)如玉。普通混凝土在UHPC面前**粗糙。不僅如此，超低的孔隙率也使UHPC不易被污染，清潔和維護(hù)工作也很容易做到。

▲Uluru混凝土模塊座椅/Shirostudio。

為什么UHPC這么強(qiáng)？

傳統(tǒng)混凝土一般由水泥、摻合料、砂石、水等成分按一定比例制備，攪拌養(yǎng)護(hù)后形成以骨料（砂石）和水泥漿為主的水泥基復(fù)合材料。但傳統(tǒng)混凝土骨料與水泥漿在物理力學(xué)性能上存在較大差異，主要受以下三個(gè)方面的限制：

首先，水泥漿在高溫或低溫?zé)崦浝淇s的作用下，骨料與水泥漿之間自然會(huì)有縫隙。

其次，以砂石為主的骨料硬度低，體積大。在外力的作用下，縫隙會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。一般來(lái)說(shuō)，骨料體積越大，裂縫越大。

第三，傳統(tǒng)混凝土攪拌過(guò)程粗糙，使水泥漿中支撐骨料分布不均勻，孔隙率高，大大降低了混凝土的抗壓能力。

▲混凝土配料及混凝土澆筑。

傳統(tǒng)混凝土脆性大，抗壓能力差，耐久性低。抗壓能力只有20mpa-30mpa。

提高混凝土性能主要從以下三點(diǎn)入手：

1.盡量減少混凝土中的水分含量。

2尋找體積較小、硬度較高的物質(zhì)作為骨料。

3降低孔隙率，使骨料、介質(zhì)等部位更加均勻。

減水劑降

超細(xì)粉末提高密實(shí)度

20世紀(jì)70年代，丹麥人通過(guò)在混凝土中添加減水劑和超細(xì)粉末來(lái)大大提高混凝土的強(qiáng)度。減水劑大大降低了混凝土中的含水量。超細(xì)粉末作為混凝土成分的混合物，通過(guò)充分?jǐn)嚢?*減少骨料之間的間隙，限度地降低混合空氣的質(zhì)量，提高材料的密度。

通過(guò)上述方法處理的混凝土稱為HPC（高強(qiáng)度混凝土）。理論上，HPC的抗壓能力可以達(dá)到120MPA的強(qiáng)度（每平方米20噸）。

鋼纖維增強(qiáng)

活性粉末提高融合度

20世紀(jì)90年代左右，人們將硅灰、礦粉等活性礦物粉末作為混凝土的混合物，用超細(xì)鋼纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粗骨料，與超細(xì)活性粉末混合，盡量減少材料的內(nèi)部缺陷。鋼纖維強(qiáng)度較高，體積較小，硅灰、礦粉等活性礦物粉末在化學(xué)意義上可以提高材料之間的融合度，經(jīng)過(guò)高溫高壓環(huán)境下的**維護(hù)，使混凝土在微觀結(jié)構(gòu)中達(dá)到水平。即使材料有細(xì)微的裂縫，在活性礦物粉末的作用下也能自愈。

▲混凝土中的超細(xì)鋼纖維。

高壓成型

高溫養(yǎng)護(hù)

由于活性礦物粉末在整個(gè)過(guò)程中起著主導(dǎo)作用，此時(shí)的混凝土被稱為RPC(ReactivePoederConcrete)活性粉末混凝土，已經(jīng)能夠具有超高的物理性能，并開(kāi)始被稱為UHPC。

RPC(活性粉末混凝土)一般根據(jù)不同的養(yǎng)護(hù)條件可分為兩個(gè)等級(jí)，在20℃-90℃養(yǎng)護(hù)3天左右，RPC的抗壓強(qiáng)度可達(dá)200MPA(每平方米可受力200噸)左右，這種混凝土稱為PRC200。如果RPC在250℃-400℃的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，RPC的抗壓強(qiáng)度可達(dá)500MPA-800MPA，這種混凝土稱為PRC800。