# UHPC超高强度混凝土的材料特性与应用
## UHPC的基本概念与发展历程
UHPC(Ultra-High Performance Concrete)超高强度混凝土是一种具有极高强度、优异耐久性和良好韧性的新型水泥基复合材料。这种材料最早由法国在20世纪90年代开发成功，随后在欧美日等发达国家得到广泛应用。与传统混凝土相比，UHPC的抗压强度可达150-250MPa，是普通混凝土的5-8倍，抗弯强度可达30-50MPa，弹性模量约为50-60GPa。
UHPC的优异性能源于其特殊的材料组成和微观结构。其典型配合比中水泥用量约为800-1000kg/m³，硅灰等矿物掺合料占胶凝材料总量的20-30%，水胶比控制在0.16-0.22之间。此外，还掺入2-3%的钢纤维(体积分数)，纤维长度一般为12-16mm，直径0.15-0.20mm。这种高密实度的基体与纤维增强相结合，赋予了UHPC卓越的力学性能。
## UHPC的主要性能特点
UHPC最显著的特点是极高的抗压强度，实验室条件下可达230MPa以上，工程应用中通常设计为150-180MPa。其抗拉强度也显著提高，可达8-15MPa，是普通混凝土的10倍左右。由于掺入了钢纤维，UHPC表现出良好的韧性，断裂能可达20,000-40,000J/m²，远高于普通混凝土的100-200J/m²。
在耐久性方面，UHPC表现出色。其渗透系数低于10-12m/s，氯离子扩散系数小于1.5×10-12m²/s，抗冻融循环次数超过1000次，抗碳化性能优异。这些特性使得UHPC在恶劣环境下具有超长的使用寿命，预计可达100年以上。
UHPC还具有优异的体积稳定性，干燥收缩约为200-400×10-6，自收缩约为400-600×10-6，低于高性能混凝土。其热膨胀系数约为10-12×10-6/℃，与钢材接近，有利于与钢结构的组合应用。
## UHPC的生产与施工工艺
UHPC的生产工艺要求严格，原材料需精确计量。水泥宜选用52.5或62.5等级硅酸盐水泥，硅灰的SiO2含量应大于90%，比表面积15,000-20,000m²/kg。骨料采用粒径0.5-1mm的石英砂，含泥量小于0.5%。高效减水剂应选用聚羧酸系，减水率大于30%www.mldhj.com。
搅拌工艺对UHPC性能影响显著。一般采用强制式搅拌机，投料顺序为：先投入干料(水泥、硅灰、砂)搅拌1-2分钟，再加入80%拌合水和减水剂搅拌3-5分钟，最后加入剩余水和钢纤维搅拌5-8分钟，总搅拌时间控制在10-15分钟。
UHPC的施工需特别注意以下几点：浇筑时应采用高频振捣，频率不小于10,000次/分钟；由于早期强度发展快，拆模时间可缩短至12-24小时；养护应采用蒸汽养护或热水养护，温度控制在80-90℃，时间24-48小时，可显著提高早期强度和耐久性。
## UHPC的工程应用领域
在桥梁工程中，UHPC主要用于制作薄壁结构、接缝连接和加固修复。法国Millau高架桥使用UHPC制作了2.4m高的π形梁，跨度达171m，厚度仅30cm。日本用UHPC制作了跨径49.2m的人行桥，梁高仅30cm。
在建筑领域，UHPC适用于制作大跨度楼板、幕墙挂板和装饰构件。加拿大Sherbrooke步行桥采用UHPC制作了3cm厚的桥面板，跨度60m。UHPC还可用于制作各种异形曲面构件，满足建筑美学需求。
在防护工程中，UHPC的抗爆性能是普通混凝土的3-5倍，可用于军事掩体、核电站外壳等重要防护结构。其高抗渗性也适用于污水处理设施、海水淡化厂等腐蚀环境。
