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浅论超高性能混凝土

信息来源:hunningtu.biz  时间:2010-12-01  浏览次数:177

  超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是以其“三高”而著称,即耐久性高、工作性高、强度高,被称为21世纪混凝土。在我国可持续发展战略中,随着绿色混凝土工程材料的推进和发展,超高强高性能混凝土在改善环境、提高经济效益、解决工程中的疑难问题等方面引起了专家们的极大关注。
  超高性能混凝土,是过去三十年中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。较成功的有活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder concrete)、注浆纤维混凝土(SIFCON,Slurry Impregnated Fiber Reinforced Concrete)与压密配筋复合材料(CRC,Compacted Reinforced Composite)。
  “超高性能混凝土”包含两个方面“超高”——超高的耐久性和超高的力学性能。其特点是高强度、高密实性,以大量纤维增强来克服混凝土材料的脆性,利用假韧性来防止混凝土的突然断裂。
  通过应用研究,对超高性能混凝土有以下评价:
  1、有效地减轻结构自重并大幅度地提高混凝土的耐久性
  众所周知,钢筋混凝土的最大缺点是自重大,在一般建筑中,结构自重为有效荷载的8~10倍。当混凝土强度、性能提高时,结构自重降低。国际预应力钢筋混凝土协会前主席C·格维克教授与世界著名预应力混凝土专家美籍华人林同炎教授曾预言,80%-90%的钢结构工程可用预应力钢筋混凝土结构,应与钢结构一样轻,因为这时两者的比强度(即强度与重量的比值)大致相等。同时,由于超高强高性能混凝土内部结构的改善和胶凝物质组成的优化,其耐久性将极大地改善,其收缩大大减少,抗渗标号达40号以上,实际上不渗水,超高性能混凝土不碳化,抗冻性将达1000次冻融循环以上,建筑物的使用期限将达数世纪,从而使混凝土的耐久性有了明显的提高。
  2、材料用量及建筑成本将大量减少,生产、运输和施工能耗将大量降低
  超高强混凝土是新的用于大规模建筑的材料,它的价格比普通混凝土贵。但在很多结构中,采用超高强混凝土的经济效益大于其本身成本的提高。屈志中介绍,据美国的研究,在受压构件中,当混凝土的强度为40MPa时承受荷载10kN需耗用1.1美元;当强度为52MPa时需耗用0.45美元;而当强度为62MPa时则更为经济了。在美国,从35MPa算起,混凝土强度每提高10MPa,每lm3混凝土拌合物的价格大约提高20美元,即强度100MPa的混凝土确定为200美元,相应140MPa混凝土的为280美元。
  在采用超高强混凝土的条件下经济效果为:即使混凝土本身比低强度混凝土贵,但其差价可用减少构件的断面尺寸所补偿。超高强混凝土的建筑技术性能优点决定了最好是把它用于高层建筑的柱。根据前苏联的研究,当使用C110~C137的混凝土代替C40~C60的混凝土时,可节约水泥30%~70%、钢材15%-25%。由于复合高强混凝土具有明显的技术经济效益,因而其应用在逐步扩大。在各类建筑结构中,超高强混凝土广泛地应用于高层建筑、电视塔、桥梁、原子能反应堆的罩和外壳、开采石油和天然气的海上采油平台中的事实,证明了它独特的建筑技术效果。在发达国家,出现了专门生产高强和超高强混凝土的建筑企业,并与生产建筑钢材的公司形成竞争局面,这充分显示高强和超高强混凝土的优越性。  超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是以其“三高”而著称,即耐久性高、工作性高、强度高,被称为21世纪混凝土。在我国可持续发展战略中,随着绿色混凝土工程材料的推进和发展,超高强高性能混凝土在改善环境、提高经济效益、解决工程中的疑难问题等方面引起了专家们的极大关注。
  超高性能混凝土,是过去三十年中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。较成功的有活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder concrete)、注浆纤维混凝土(SIFCON,Slurry Impregnated Fiber Reinforced Concrete)与压密配筋复合材料(CRC,Compacted Reinforced Composite)。
  “超高性能混凝土”包含两个方面“超高”——超高的耐久性和超高的力学性能。其特点是高强度、高密实性,以大量纤维增强来克服混凝土材料的脆性,利用假韧性来防止混凝土的突然断裂。
  通过应用研究,对超高性能混凝土有以下评价:
  1、有效地减轻结构自重并大幅度地提高混凝土的耐久性
  众所周知,钢筋混凝土的最大缺点是自重大,在一般建筑中,结构自重为有效荷载的8~10倍。当混凝土强度、性能提高时,结构自重降低。国际预应力钢筋混凝土协会前主席C·格维克教授与世界著名预应力混凝土专家美籍华人林同炎教授曾预言,80%-90%的钢结构工程可用预应力钢筋混凝土结构,应与钢结构一样轻,因为这时两者的比强度(即强度与重量的比值)大致相等。同时,由于超高强高性能混凝土内部结构的改善和胶凝物质组成的优化,其耐久性将极大地改善,其收缩大大减少,抗渗标号达40号以上,实际上不渗水,超高性能混凝土不碳化,抗冻性将达1000次冻融循环以上,建筑物的使用期限将达数世纪,从而使混凝土的耐久性有了明显的提高。
  2、材料用量及建筑成本将大量减少,生产、运输和施工能耗将大量降低
  超高强混凝土是新的用于大规模建筑的材料,它的价格比普通混凝土贵。但在很多结构中,采用超高强混凝土的经济效益大于其本身成本的提高。屈志中介绍,据美国的研究,在受压构件中,当混凝土的强度为40MPa时承受荷载10kN需耗用1.1美元;当强度为52MPa时需耗用0.45美元;而当强度为62MPa时则更为经济了。在美国,从35MPa算起,混凝土强度每提高10MPa,每lm3混凝土拌合物的价格大约提高20美元,即强度100MPa的混凝土确定为200美元,相应140MPa混凝土的为280美元。
  在采用超高强混凝土的条件下经济效果为:即使混凝土本身比低强度混凝土贵,但其差价可用减少构件的断面尺寸所补偿。超高强混凝土的建筑技术性能优点决定了最好是把它用于高层建筑的柱。根据前苏联的研究,当使用C110~C137的混凝土代替C40~C60的混凝土时,可节约水泥30%~70%、钢材15%-25%。由于复合高强混凝土具有明显的技术经济效益,因而其应用在逐步扩大。在各类建筑结构中,超高强混凝土广泛地应用于高层建筑、电视塔、桥梁、原子能反应堆的罩和外壳、开采石油和天然气的海上采油平台中的事实,证明了它独特的建筑技术效果。在发达国家,出现了专门生产高强和超高强混凝土的建筑企业,并与生产建筑钢材的公司形成竞争局面,这充分显示高强和超高强混凝土的优越性。

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