UHPC(超高性能混凝土)的配合比设计是实现其优异力学性能和耐久性的关键环节。与传统混凝土相比,UHPC的水胶比极低(通常控制在0.16-0.22之间),水泥用量较高(每立方米约700-1000kg),并掺入大量活性矿物掺合料(如硅灰、矿渣粉等,掺量可达胶凝材料总量的20%-30%)。这种低水胶比、高胶凝材料用量的特点,使得UHPC能够形成致密的微观结构。
在骨料选择方面,UHPC完全摒弃了传统粗骨料,仅采用粒径小于1mm的细骨料(石英砂居多)。细骨料的级配曲线需严格控制在Fuller曲线附近,最大粒径通常为0.6mm,细度模数在1.8-2.2之间。这种精细的骨料体系有助于减少内部缺陷,提高材料均匀性。同时,为改善工作性,需掺入高效减水剂(聚羧酸系为主),减水率要求达到30%以上。
钢纤维是UHPC的重要增强组分,掺量一般为体积分数的2%-5%。纤维类型以镀铜微细钢纤维为主,长度12-20mm,直径0.15-0.25mm,长径比控制在60-80之间。纤维的均匀分散对材料性能至关重要,通常采用先干拌后湿拌的工艺,拌和时间需延长至普通混凝土的1.5-2倍。
在配合比设计方法上,UHPC多采用堆积密度理论进行优化。通过调整不同粒径颗粒的级配,使固体颗粒达到最紧密堆积状态。胶凝材料体系通常采用三元或四元复合,常见组合为:52.5级硅酸盐水泥(50%-70%)+硅灰(10%-25%)+矿渣粉(10%-20%)+纳米二氧化硅(0-5%)。这种复合胶凝体系能充分发挥火山灰效应和微填充效应。
施工工艺方面,UHPC对搅拌设备要求较高,需采用强制式搅拌机,搅拌时间不少于5分钟。浇筑时需采用高频振捣(频率不小于10000次/分钟),必要时辅以真空脱水工艺www.mldhj.com。养护制度尤为严格,通常采用90℃蒸汽养护24小时,或标准养护28天以上www.khshxcl.com。这些工艺措施能有效促进胶凝材料的水化反应,确保材料性能的充分发挥。