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        超高性能混凝土，簡稱UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，是一種創(chuàng)新性極高的水泥基工程材料，具有優(yōu)異的耐久性和超高的力學(xué)性能。其中以DSP為膠凝材料的超高性能混凝土，最早起源于丹麥的阿爾堡水泥公司，后由法國的拉法基公司發(fā)展和改進成活性粉末混凝土RPC，并向全世界推廣。

        UHPC的“超高力學(xué)性能”主要體現(xiàn)在超高抗拉強度（單軸抗拉和彎曲抗拉強度）和高韌性，這依靠加入短纖維來實現(xiàn)。早期使用直徑0.15~0.4mm、長度6~12mm的平直光圓鋼纖維，可將UHPC的抗拉強度提高到30MPa，斷裂能達到20,000~40,000 N/m（鋼纖維體積含量2%~12% ，詳見表1），使UHPC跨入韌性、高韌性材料的行列（斷裂能超過1,000J/m2劃分為韌性材料）。現(xiàn)在，使用異形，特別是扭轉(zhuǎn)形高強鋼纖維，可以進一步提高UHPC的抗拉強度、變形能力、韌性或斷裂能。此外，高強高模的聚乙烯醇（PVA）纖維也用于UHPC的增強與增韌；聚乙烯（PP）纖維用于提高UHPC的耐火能力。

        UHPC的“超高力學(xué)性能”主要體現(xiàn)在超高抗拉強度（單軸抗拉和彎曲抗拉強度）和高韌性，這依靠加入短纖維來實現(xiàn)。早期使用直徑0.15~0.4mm、長度6~12mm的平直光圓鋼纖維，可將UHPC的抗拉強度提高到30MPa，斷裂能達到1,500~40,000 N/m（鋼纖維體積含量2%~12% ，詳見表1），使UHPC跨入韌性、高韌性材料的行列（斷裂能超過1,000J/m2劃分為韌性材料）?，F(xiàn)在，使用異形，特別是扭轉(zhuǎn)形高強鋼纖維，可以進一步提高UHPC的抗拉強度、變形能力、韌性或斷裂能。此外，高強高模的聚乙烯醇（PVA）纖維也用于UHPC的增強與增韌；聚乙烯（PP）纖維用于提高UHPC的耐火能力。

        UHPC的抗壓與抗拉強度大幅度超越其它水泥基材料。在變形能力方面，UHPC可以在相對低的纖維含量水平實現(xiàn)拉伸“應(yīng)變硬化”行為，即單軸受拉經(jīng)歷彈性階段，出現(xiàn)多微裂縫，纖維抗拉作用啟動；隨后拉應(yīng)力上升，進入非彈性的應(yīng)變硬化階段（類似鋼材的“屈服”）；達到開裂后最大拉應(yīng)力（抗拉強度），出現(xiàn)個別裂縫在局部擴展，之后拉應(yīng)力下降，進入軟化階段?！皯?yīng)變硬化”是韌性材料的重要特征，體現(xiàn)短纖維增強增韌效果“質(zhì)”的變化，目前只有ECC（高延性水泥基復(fù)合材料）和UHPC可以實現(xiàn)“應(yīng)變硬化”。普通和高強纖維混凝土（FRC、HSFRC）開裂即軟化，纖維強度未能有效發(fā)揮，故提高韌性的作用有限。

        鋼纖維增強增韌的UHPC，再與高強鋼筋或鋼絞線復(fù)合應(yīng)用制作的梁（CRC或HRUHPC梁），抗彎承載能力接近鋼梁的水平且抗彎行為相似（圖2）。結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)，UHPC還有更大潛力用于建造大跨度或輕質(zhì)高強、高韌的結(jié)構(gòu)，至今已經(jīng)發(fā)展出多種橋梁結(jié)構(gòu)。

超高性能混凝土（UHPC）結(jié)構(gòu)的特點：結(jié)構(gòu)自重較小、設(shè)計自由度大、韌性好、耐久性高，結(jié)構(gòu)壽命長，符合可持續(xù)發(fā)展。

        UHPC具有非常好的微裂縫自愈能力。由于水膠比非常低，UHPC拌和水量僅能供部分水泥水化，絕大多數(shù)水泥顆粒的內(nèi)部處于未水化的狀態(tài)。因此，當水或水汽進入UHPC的裂縫時，暴露在裂縫表面未水化部分的水泥顆粒就會“繼續(xù)”水化；結(jié)合了外界水分的水化產(chǎn)物體積大于水泥熟料體積，多出來的體積能夠填堵裂縫。試驗和工程驗證表明，UHPC的裂縫自愈不僅能夠封閉微裂縫降低滲透性和保持良好耐久性，同時還起“膠結(jié)”裂縫作用，可在一定程度上恢復(fù)混凝土因裂縫降低的力學(xué)性能。

        UHPC的耐久性能中，表面鋼纖維的銹蝕一直令人關(guān)注。靠近結(jié)構(gòu)表面的鋼纖維保護層很小，還可能露出表面，在潮濕或腐蝕性環(huán)境中（氯鹽、酸性等環(huán)境），表面鋼纖維有較快發(fā)生銹蝕的可能性。目前10~15年的試驗和實際工程觀察表明，只要鋼纖維不露出表面，UHPC密實的基體能夠非常有效地保護鋼纖維不銹蝕，露出表面鋼纖維的銹蝕沒有擴展到內(nèi)部，僅限于表面，但會影響表面美觀。因此，對于有裝飾功能的UHPC結(jié)構(gòu)，需要采取措施防止鋼纖維暴露或使用不銹蝕纖維。

        與鋼結(jié)構(gòu)相比，UHPC結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于高耐久性和幾乎沒有維護費用，并容易達到建筑防火要求。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，UHPC結(jié)構(gòu)壽命可成倍提高。根據(jù)理論分析、現(xiàn)有的暴露試驗以及實際工程檢驗的結(jié)果，在腐蝕性自然環(huán)境中（如海洋環(huán)境）UHPC結(jié)構(gòu)壽命可以超過200年；在非腐蝕環(huán)境UHPC結(jié)構(gòu)壽命（如城市建筑）可以達到1000年。相對保守的日本指南認為，在正常使用環(huán)境條件下，UHPC結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作壽命為100年。耐久性中的碳化、鋼纖維與鋼筋銹蝕、凍融循環(huán)、硫酸鹽侵蝕和堿-骨料反應(yīng)屬于免檢項目，但重化學(xué)腐蝕和耐火性能是需要檢驗的項目。

        UHPC屬于高效率使用膠凝材料或水泥的混凝土，同時也是最低碳的混凝土材料。通過具體工程結(jié)構(gòu)的計算比較，可以量化分析UHPC的節(jié)材、節(jié)能和減排效果。定量分析表明：UHPC橋梁可節(jié)省材料體積24~50% ，節(jié)省材料重量35~60%；節(jié)能54%；減少直接排放CO2和全球變暖潛能GWP（當量CO2排放）分別達到59%和44%。