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uhpc水泥基材料

作者: 发布时间:2022-03-01 10:39:30点击:258

信息摘要: uhpc水泥基材料UHPC有多强?由于UHPC是一种超高性能的混凝土,它能达到多高?从混凝土的主要抗压性能来看,普通混凝土的抗压强度几乎为15mpa-30mpa(每平方米20-30吨),而我们日常生活中硬度高的生铁一般为200mpa(每平方米200吨),据说...

UHPC有多强?

由于UHPC是一种超高性能的混凝土,它能达到多高?从混凝土的主要抗压性能来看,普通混凝土的抗压强度几乎为15mpa-30mpa(每平方米20-30吨),而我们日常生活中硬度高的生铁一般为200mpa(每平方米200吨),据说UHPC的更高抗压强度可达810mpa(每平方米810吨)。可以说,普通混凝土在UHPC面前是五渣。

齐天大圣孙悟空的如意金箍棒变化无穷,具有通天彻地的能力。如意金箍棒不重达13500斤(约6.75吨)。最强的UHPC很容易在一平方米上放一百根定海针。

超高混凝土(UHPC)的高不仅仅是单一的抗压能力。

UHPC的“三高”

超高性能混凝土主要称为三高:强度高、耐久性高、工作性高。

『强度高』

上面提到UHPC的更高抗压强度可以达到810Mpa,因为每个的工艺水平差别很大,UHPC的更低抗压强度也要求达到150mpa以上,抗剪力达到25mpa以上,隔热性高,防水性高,质地细腻,基本可以隔离所有有害介质。可以说是擎天白玉柱,架海紫金梁,独立扛起一片天空。

高耐久性

传统混凝土不可避免地有很多缝隙。在高温或低温、连续雨或阳光明媚的情况下,缝隙会进一步放大,使用寿命低,而UHPC本身基本没有缝隙。即使受外力影响,UHPC也有神奇的自愈能力。

UHPC最早应用于桥梁工,以减轻结构自重,提高结构的使用寿命和耐久性。使用寿命可达100年以上。

▲Detovice河畔的桥梁,捷克。

高工作性

与传统混凝土厚、笨、厚、重的特点不同,UHPC依靠其强大的物理特性,可以使结构极轻,具有强烈的视觉美感。设计师可以在其优异性能的帮助下实现无拘无束的想象力。

UHPC密度高,表面光洁度高,质地细腻,温润如玉。普通混凝土在UHPC面前完全粗糙。不仅如此,超低的孔隙率也使UHPC不易被污染,清洁和维护工作也很容易做到。

▲Uluru混凝土模块座椅/Shirostudio。

为什么UHPC这么强?

传统混凝土一般由水泥、掺合料、砂石、水等成分按一定比例制备,搅拌养护后形成以骨料(砂石)和水泥浆为主的水泥基复合材料。但传统混凝土骨料与水泥浆在物理力学性能上存在较大差异,主要受以下三个方面的限制:

首先,水泥浆在高温或低温热胀冷缩的作用下,骨料与水泥浆之间自然会有缝隙。

其次,以砂石为主的骨料硬度低,体积大。在外力的作用下,缝隙会进一步扩大。一般来说,骨料体积越大,裂缝越大。

第三,传统混凝土搅拌过程粗糙,使水泥浆中支撑骨料分布不均匀,孔隙率高,大大降低了混凝土的抗压能力。

▲混凝土配料及混凝土浇筑。

传统混凝土脆性大,抗压能力差,耐久性低。抗压能力只有20mpa-30mpa。

提高混凝土性能主要从以下三点入手:

1.尽量减少混凝土中的水分含量。

2寻找体积较小、硬度较高的物质作为骨料。

3降低孔隙率,使骨料、介质等部位更加均匀。

减水剂降

超细粉末提高密实度

20世纪70年代,丹麦人通过在混凝土中添加减水剂和超细粉末来大大提高混凝土的强度。减水剂大大降低了混凝土中的含水量。超细粉末作为混凝土成分的混合物,通过充分搅拌有效减少骨料之间的间隙,更大限度地降低混合空气的质量,提高材料的密度。

通过上述方法处理的混凝土称为HPC(高强度混凝土)。理论上,HPC的抗压能力可以达到120MPA的强度(每平方米20吨)。

钢纤维增强

活性粉末提高融合度

20世纪90年代左右,人们将硅灰、矿粉等活性矿物粉末作为混凝土的混合物,用超细钢纤维代替传统的粗骨料,与超细活性粉末混合,尽量减少材料的内部缺陷。钢纤维强度较高,体积较小,硅灰、矿粉等活性矿物粉末在化学意义上可以提高材料之间的融合度,经过高温高压环境下的长期维护,使混凝土在微观结构中达到更佳水平。即使材料有细微的裂缝,在活性矿物粉末的作用下也能自愈。

▲混凝土中的超细钢纤维。

高压成型

高温养护

由于活性矿物粉末在整个过程中起着主导作用,此时的混凝土被称为RPC(ReactivePoederConcrete)活性粉末混凝土,已经能够具有超高的物理性能,并开始被称为UHPC。

RPC(活性粉末混凝土)一般根据不同的养护条件可分为两个等级,在20℃-90℃养护3天左右,RPC的抗压强度可达200MPA(每平方米可受力200吨)左右,这种混凝土称为PRC200。如果RPC在250℃-400℃的条件下进行养护,RPC的抗压强度可达500MPA-800MPA,这种混凝土称为PRC800。


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