UHPC超高性能混凝土是由水泥、摻合料、骨料、增強纖維、外加劑和水等原材料制成的具有超高力學(xué)性能、超高抗侵蝕性介質(zhì)滲透性能兼具改善脆性特征的水泥基復(fù)合材料。其抗壓強度不低于150MPa，具有受拉狀態(tài)的韌性，開裂后仍能保持抗拉強度不低于5MPa；內(nèi)部具有不連通孔結(jié)構(gòu)，有很高抵抗氣、液體侵入的能力，與傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土相比，耐久性大幅度提高。
1UHPC的性能特點
可以用“超高強、高韌性和高耐久性”來概括。
“超高強”指UHPC可實現(xiàn)水泥基材料強度 （抗壓、抗拉、抗彎、抗剪、抗沖擊等強度）跨越式的提高，更重要的是UHPC能夠有效利用 鋼纖維的強度及其與膠凝材料漿體的緊密粘接來實現(xiàn)拉伸的“應(yīng)變硬化”行為（如圖1所示，類似鋼材的“屈服”），有較大的變形能力；鋼纖維體積摻量1%~2%的UHPC就能跨入韌性材料的行列（見表1，斷裂能超過1000N/m的材料被劃分為韌性材料）。UHPC可大幅度提高鋼在混凝 土中的強度利用效率，形成混凝土、鋼纖維、鋼筋更加協(xié)調(diào)的鋼-混凝土復(fù)合的新模式，實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)高強和高韌性。此外，還可制備具有優(yōu)良耐磨、抗沖擊、抗爆和耐高溫等性能的UHPC。
在無裂縫的狀態(tài)下，UHPC的氣體、液體滲透性非常低；而在高應(yīng)變和微裂縫狀態(tài)下，UHPC的滲透性也能夠保持在很低的水平，而微裂縫還具備良好的自愈合能力，因此UHPC結(jié)構(gòu)擁有高耐久性的潛力，已得到迄今15年惡劣環(huán)境暴露試驗的證實。UHPC的耐久、耐候性能遠遠超越其他結(jié)構(gòu)工程材料（鋼材、鋁材、塑料等）。
圖1 單軸拉伸和壓縮UHPC的典型應(yīng)力-應(yīng)變特征與其他材料對比（OC/HSC-普通/高強混凝土，
FRC/HSFRC-普通/高強纖維混凝土，ECC-高延性水泥基復(fù)合材料
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圖 2 相同荷載下不同材料的截面對比
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2UHPC超高性能混凝土的應(yīng)用
1)橋梁：人行天橋（1997年最早的UHPC結(jié)構(gòu) 應(yīng)用）、公路和鐵路橋的多種橋梁結(jié)構(gòu)，用于提 高橋梁跨徑或減小橋梁高/跨比、實現(xiàn)橋梁快速施工和提高橋梁耐久性與壽命。
2)橋面板：解決橋面板受凍融和除冰鹽作用劣化快的難題，提高耐久性、快速施工。
3)結(jié)構(gòu)連接：預(yù)制混凝土橋面板、風(fēng)電鋼塔筒等灌縫連接，實現(xiàn)高強度結(jié)構(gòu)連接。
4)維修加固：橋梁和建筑的梁板柱、燈塔、道路路面、水工沖磨結(jié)構(gòu)等，用于結(jié)構(gòu)保護、功能恢復(fù)，或結(jié)構(gòu)加固、提高結(jié)構(gòu)承載能力，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。
5)房屋建筑：薄壁陽臺與樓梯、鏤空幕墻等， 用于輕巧美觀結(jié)構(gòu)，或承載、功能和裝飾一體的結(jié)構(gòu)。
6)污水設(shè)施：污水管道、污水處理廠設(shè)施，降低維護維修費用，提高使用壽命或替代不銹鋼降 低建造成本。
7)街具、家具：城市雕塑、街具、家具等，造型優(yōu)美、耐久耐用。
8)蓋板：高鐵電纜溝蓋板（中國的主 要應(yīng) 用），減小重量、高耐久性。
9)某些替代鑄鐵鑄鋼產(chǎn)品：鉆孔樁鉆頭、檢查井蓋、雨水篦子等，降低成本、提高使用壽命。
10)抗爆、抗侵入結(jié)構(gòu)：軍事工程、銀行金庫等，提高安全性等等。
橋面鋪裝 園林景觀 市政工程
3性能指標
項目 | 指標 | |
抗壓強度（MPa） | 40×40×160（mm） | ≥150 |
100×100×100（mm） | ≥120 | |
抗拉強度（MPa） | ≥9 | |
彈性段抗拉強度（MPa） | ≥7 | |
極限抗拉強度（MPa） | ≥8 | |
極限拉伸應(yīng)變（%） | ≥0.2 | |
極限抗拉強度/彈性段抗拉強度 | ≥1.1 | |
抗彎拉強度（MPa） | ≥22 | |
初始坍落擴展度（mm） | ≥700 | |
1h坍落擴展度（mm） | ≥650 | |
備注：每立方米原材料重量（不含拌合水）為2250kg | ||
4施工工藝
攪拌制備超高性能混凝土宜采用可調(diào)速或其它強制式攪拌機，預(yù)拌混凝土生產(chǎn)型攪拌機通常具備足夠的攪拌效率。
攪拌程序大體分為4個階段：（1）首先，邊攪拌邊加入拌合用水的2/3，攪拌至拌合物呈粘聚狀（漿體狀）；（2）然后再加入剩余的水，再繼續(xù)攪拌至充分均勻（攪拌機效率決定這段時間長短）；（3）邊攪拌（慢速）邊勻速加入纖維；（4）全部纖維加入后，繼續(xù)（慢速）攪拌一段時間，完成。（ 例如，對于可調(diào)速攪拌機，建議攪拌程序為： 慢速攪拌1min~2min 之后，快速攪拌30s~1min，同時均勻加入纖維，全部加入纖維后慢速攪拌，至拌合物粘聚狀態(tài)，通常總攪拌時間在5min~15min）。
根據(jù)攪拌機效率、一次攪拌量不宜超過攪拌機公稱體積容量（針對普通混凝土）的70%之間。應(yīng)避免攪拌時間過長，否則可能導(dǎo)致拌合物溫度升高、增加氣泡含量，以及增加較長纖維結(jié)團的風(fēng)險。最后階段進行慢速攪拌有助于排出較大氣泡，可顯著降低拌合物含氣量，獲得更高基體強度。加料順序相同，每段攪拌時間宜根據(jù)一次攪拌量、加料采用定速（慢速）強制式攪拌機拌制UHPC 耗費時間、拌合物的粘聚狀態(tài)等進行調(diào)整。
養(yǎng)護原則：成型試件、預(yù)制生產(chǎn)構(gòu)件和現(xiàn)澆施工過程及之后的7d應(yīng)盡可能避免超高性能混凝土損失水分；抹面完成，應(yīng)立刻用塑料薄膜或養(yǎng)護劑覆蓋超高性能混凝土暴露表面，防止水分蒸發(fā)損失。大面積施工，特別是暴露于風(fēng)吹日曬時，應(yīng)抹面完成一段，馬上開始養(yǎng)護一段，避 免抹面后表面暴露時間過長。
5包裝貯存
超高性能混凝土基體預(yù)混料通常采用小袋（凈重50kg）或大袋（凈重每個獨立包裝宜整袋投入攪拌機使用（含骨料超高性能混凝土基體預(yù)混料受運輸顛簸等影響可能出現(xiàn)粗細顆粒離析）。為避免拆袋分批使用，可根據(jù)工程使用特點、一次最小使用量、一次攪拌量等因素，確定適宜的包裝規(guī)格(可定制)。
