超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete），簡(jiǎn)稱UHPC，國(guó)際上系指抗壓強(qiáng)度在150MPa以上，并具有超高韌性、超長(zhǎng)耐久性的水泥基復(fù)合材料的統(tǒng)稱。其中，最具代表性的超高性能混凝土材料為活性粉末混凝土RPC（Reactive Powder Concrete），最早由法國(guó)學(xué)者于1993年提出，主要由硅灰、水泥、減水劑、細(xì)骨料及鋼纖維等材料組成，依照最大密實(shí)度原理構(gòu)建，從而可使材料內(nèi)部的缺陷（孔隙與微裂縫）減至最少。
UHPC材料組分內(nèi)不包含粗骨料，顆粒粒徑一般小于1mm，因高度的致密性而具有超高強(qiáng)度及優(yōu)異的耐久性。研究表明，UHPC抗壓強(qiáng)度可達(dá)200MPa以上，同時(shí)材料耐久性可達(dá)200年以上。此外，由于UHPC中分散的細(xì)鋼纖維可大大減緩材料內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展，從而使材料表現(xiàn)出超高的韌性和延性性能。圖1顯示了不同材料同等抗彎強(qiáng)度的尺寸對(duì)比。
圖1 不同材料同等抗彎強(qiáng)度的尺寸對(duì)比
“超高性能混凝土”包含兩個(gè)方面‘超高’——超高的力學(xué)性能和超高的耐久性，表1給出了UHPC與普通混凝土的主要力學(xué)和耐久性指標(biāo)對(duì)比。
表1 UHPC與普通混凝土的主要力學(xué)和耐久性指標(biāo)對(duì)比
UHPC是當(dāng)今國(guó)際上最先進(jìn)的水泥基土木工程材料，由于其優(yōu)異的力學(xué)和耐久性能，在橋梁工程需求輕質(zhì)高強(qiáng)、快速架設(shè)、經(jīng)久耐用的背景下，UHPC在橋梁領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用前景。
各國(guó)技術(shù)規(guī)程及指南
為便于UHPC的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及推廣應(yīng)用，過(guò)去10多年中，法國(guó)、日本、美國(guó)、瑞士、中國(guó)等相繼已制定并頒布了UHPC材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程及指南，如圖2。
圖2 各國(guó)UHPC材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程或指南
（1）我國(guó)《活性粉末混凝土》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)于2015年頒布了《活性粉末混凝土》（GB/T31387-2015）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了活性粉末混凝土的術(shù)語(yǔ)和定義，分類、性能等級(jí)及標(biāo)記，原材料，配合比設(shè)計(jì)，制備與運(yùn)輸，養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)方法，檢驗(yàn)規(guī)則。
（2）法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
2002年法國(guó)土木工程協(xié)會(huì)（AFGC）與土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理局（SETRA）率先頒布了UHPC暫行設(shè)計(jì)指南《Ultra-HighPerformance Fibre Reinforced Concrete - Interim Recommendations》，成為最早相對(duì)完善的UHPC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)；經(jīng)過(guò)10年的應(yīng)用，根據(jù)新研究進(jìn)行和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修訂和完善，于2013年頒布了指南的修訂版。該指南主要包括三部分：第一部分涉及UHPC力學(xué)特性、澆筑程序、建造與完工的檢測(cè)驗(yàn)收方法，包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、熱膨脹系數(shù)、徐變收縮特性和抗沖擊特性，還給出了配合比設(shè)計(jì)、攪拌程序、澆筑方法及材性試驗(yàn)方法；第二部分闡述UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析方法，uhpc超高性能混凝土基于歐洲規(guī)范、法國(guó)預(yù)應(yīng)力及普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)、承載能力極限狀態(tài)下抗彎、抗剪及抗扭設(shè)計(jì)等進(jìn)行了規(guī)定；第三部分針對(duì)UHPC結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，涉及孔隙率、氧氣滲透、氯離子擴(kuò)散、氫氧化鈣含量、摻合料的穩(wěn)定性、水化延遲、鋼纖維腐蝕和聚合纖維的耐久性。
2016年4月，法國(guó)正式頒布了UHPC設(shè)計(jì)規(guī)范《National addition to Eurocode 2 —Design of Concretestructures: specific rules for Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete(UHPFRC)》（NF P 18-710）作為歐洲混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的補(bǔ)充規(guī)范。grc裝飾混凝土該規(guī)范的框架結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行的歐洲規(guī)范完全一致，包括總則、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、材料、耐久性和鋼筋保護(hù)層、結(jié)構(gòu)分析、承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)、鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造要求、構(gòu)件構(gòu)造要求及特殊規(guī)定等九章內(nèi)容，給出了更為詳細(xì)而完備的UHPC結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。2016年7月，法國(guó)還頒布了UHPC的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《Concrete — Ultra-high performance fibre-reinforced concrete — Specifications, performance, production and conformity》（NF P 18-470），對(duì)UHPC分類、組分要求、配比要求、測(cè)試方法、生產(chǎn)控制以及檢驗(yàn)驗(yàn)收等諸多方面做了系統(tǒng)詳細(xì)的規(guī)定。
（3）日本UHPC技術(shù)規(guī)程
2004年日本土木工程學(xué)會(huì)（JSCE）頒布了《超高強(qiáng)度繊維補(bǔ)強(qiáng)コンクリートの設(shè)計(jì)施工指針(案)》（超高強(qiáng)纖維增強(qiáng)混凝土(UFC)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工指南(草案)）。該規(guī)范給出了UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造的基本原則；材料設(shè)計(jì)參數(shù)包括了抗壓強(qiáng)度、初裂強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、彈性模量、泊松比、熱工參數(shù)、徐變、收縮、疲勞等相關(guān)參數(shù)。規(guī)范還包含了強(qiáng)度設(shè)計(jì)、正常使用設(shè)計(jì)、抗疲勞設(shè)計(jì)、構(gòu)造細(xì)節(jié)、預(yù)應(yīng)力混凝土、耐久性、施工方法等。該規(guī)范雖然在UHPC構(gòu)件抗剪等內(nèi)容方面參考借鑒了法國(guó)規(guī)范，但在許多方面都有不同程度的創(chuàng)新。
（4）美國(guó)UHPC華夫型橋面板設(shè)計(jì)指南
美國(guó)聯(lián)邦公路管理局（FHWA）于2013年頒布了預(yù)制UHPC華夫型橋面板設(shè)計(jì)指南-《DesignGuide for Precast UHPC Waffle Deck Panel System, including Connections》，介紹了UHPC材料及華夫橋面板的構(gòu)成和特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法、板間連接構(gòu)造、施工技術(shù)等。
（5）瑞士UHPFRC規(guī)范
2016年，瑞士工程及建筑師學(xué)會(huì)（SIA）制定并頒布了關(guān)于超高性能纖維混凝土（UHPFRC）的SIA 2052技術(shù)規(guī)范—《Recommendation: Ultra-High Performance Fibre ReinforcedCement-based composites (UHPFRC) Construction material, dimensioning undapplication》（超高性能纖維混凝土指南—材料、設(shè)計(jì)及應(yīng)用）。該規(guī)范主要針對(duì)受拉應(yīng)變硬化的UHPC材料，主要包括對(duì)UHPFRC以下幾方面內(nèi)容的具體規(guī)定：基本設(shè)計(jì)原則、材料組成及性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析、細(xì)部構(gòu)造、施工方法以及材性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。規(guī)范既可為UHPFRC新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，也可為采用UHPFRC進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固提供設(shè)計(jì)及計(jì)算方法的參考。
此外，多個(gè)國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)推出的關(guān)于UHPC大型研究計(jì)劃及技術(shù)報(bào)告，也為UHPC結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算提供參考。德國(guó)鋼筋混凝土協(xié)會(huì)（DAFSTB）UHPC進(jìn)展報(bào)告《Sachstandsbericht – Ultrahochfester Beton》，2003/2008報(bào)告詳細(xì)總結(jié)了 UHPC 材料性能、設(shè)計(jì)與施工方法，作為過(guò)渡性 UHPC 設(shè)計(jì)施工指南。目前，F(xiàn)IB（國(guó)際結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會(huì)）的TG8.6工作組（Task Group）、美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）ACI239C委員會(huì)和加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（CSA）UHPC工作小組正在編制 UHPC 設(shè)計(jì)指南。
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