UHPC挤出型高性能混凝土板

UHPC挤出型高性能混凝土板即超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High PerformanceConcrete)，也称作活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，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。“超高性能混凝土”包含两个方面‘超高’——具有超高的耐久性和超高的力学性能（抗压、抗拉以及高韧性）。

材料组成的起源

最初的UHPC（即Densit），使用了在当时（七十年代后期）属于新的原材料——硅灰和萘系高效减水剂，其它均为传统材料；九十年代以RPC为代表的UHPC，引入了磨细石英粉，减水剂则更新换代为聚丙烯酸系和聚羧酸系超高效减水剂。

进入新世纪，UHPC矿物原材料的研究涉及纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米碳管、磨细或分选超细粉煤灰、超细矿粉、超细水泥、稻壳灰、偏高岭土、玻璃粉，等等。至今，实用的最细矿物材料仍然是硅灰，因其具有粒形好（球形）、火山灰活性高，以及成熟的商业化供应等优点。使用其它超细矿物材料，有助于降低硅灰用量。使用普通细度粉煤灰、矿粉替代部分水泥，用玻璃粉替代石英粉，均取得良好效果。实际应用的UHPC，抗压强度一般在150~250MPa范围，粗细骨料一般选择强度高的天然岩石，如石英、花岗、玄武岩等。更高强度或需要非常高的耐磨性能，可使用人工骨料，如烧结铝矾土、碳化硅、金属骨料等。提高纤维对UHPC增强增韧的效果与效率，也取得较大进展。

现在，UHPC矿物组成材料的本地化和绿色化，是大量研发工作的重点，以降低UHPC的生产配制成本，使UHPC更低碳。重庆大学的王冲等试验研究表明，采用常规的工艺与材料就能够配制UHPC。他们的试验，使用最大粒径20mm石灰石粗骨料，细度模数2.3的中砂细骨料，900kg/m3复合胶凝材料（50%水泥、10%硅灰、20%矿粉和20%石灰石粉），不使用纤维，水胶比0.16，用普通的试验室搅拌机，配制出的混凝土坍落度最高达268mm，最高抗压强度90天和365天分别达到175.8MPa和182.9MPa。东南大学研究配制绿色C200的UHPC（C200 GRPC），胶凝材料组成为40%水泥、25%超细矿粉、25%超细粉煤灰和10%硅灰，使用4%体积的钢纤维（lf=13mm, df=0.175mm），获得UHPC抗压强度、抗弯强度和断裂能分别超过200MPa、60MPa和30,000J/m2。

H. Yiğiter、H. Yazıcı等的研究小组，分别试验用普通细度粉煤灰（比表面积290m2/kg）和矿粉（比表面积396m2/kg），替代20%~60%的水泥（比表面积380m2/kg）。研究三种养护条件下，即20oC标准养护、100 oC蒸汽养护7天和高温高压（210 oC、2MPa压力）养护8小时，粉煤灰和矿粉替代水泥对UHPC强度的影响，结果见图1和图2。标准养护条件下，随粉煤灰和矿粉替代水泥率增加，UHPC的7d强度有所降低，但是28d和90d强度没有明显变化，这与早期Bache的粉煤灰替代水泥试验结果一致。经过蒸汽或高温高压养护，无粉煤灰、无矿粉的UHPC，强度有较大幅度提高；随粉煤灰替代水泥率增加，强度呈下降趋势；矿粉替代20%水泥的强度最高，此后随替代率增加强度降低。粉煤灰和矿粉替代水泥率达到60%，UHPC强度仍能够达到非常高水平。因此，使用大掺量粉煤灰和矿粉，UHPC的水泥用量可以降低到普通高强混凝土的水平，即350~ 550kg/m3。