超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete），簡稱UHPC，國際上系指抗壓強度在150MPa以上，并具有超高韌性、超長耐久性的水泥基復(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），最早由法國學(xué)者于1993年提出，主要由硅灰、水泥、減水劑、細骨料及鋼纖維等材料組成，依照最大密實度原理構(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度及優(yōu)異的耐久性。研究表明，UHPC抗壓強度可達200MPa以上，同時材料耐久性可達200年以上。此外，由于UHPC中分散的細鋼纖維可大大減緩材料內(nèi)部微裂縫的擴展，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度的尺寸對比。 


圖1 不同材料同等抗彎強度的尺寸對比 

“超高性能混凝土”包含兩個方面‘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)對比。 

表1 UHPC與普通混凝土的主要力學(xué)和耐久性指標(biāo)對比 


UHPC是當(dāng)今國際上最先進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、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。 

各國技術(shù)規(guī)程及指南 

為便于UHPC的結(jié)構(gòu)設(shè)計及推廣應(yīng)用，過去10多年中，法國、日本、美國、瑞士、中國等相繼已制定并頒布了UHPC材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)規(guī)程及指南，如圖2。 


圖2 各國UHPC材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)規(guī)程或指南 

（1）我國《活性粉末混凝土》國家標(biāo)準(zhǔn) 

我國于2015年頒布了《活性粉末混凝土》（GB/T31387-2015）國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了活性粉末混凝土的術(shù)語和定義，分類、性能等級及標(biāo)記，原材料，配合比設(shè)計，制備與運輸，養(yǎng)護，試驗方法，檢驗規(guī)則。 

（2）法國標(biāo)準(zhǔn) 

2002年法國土木工程協(xié)會（AFGC）與土木結(jié)構(gòu)設(shè)計管理局（SETRA）率先頒布了UHPC暫行設(shè)計指南《Ultra-HighPerformance Fibre Reinforced Concrete - Interim Recommendations》，成為最早相對完善的UHPC 結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)；經(jīng)過10年的應(yīng)用，根據(jù)新研究進行和工程應(yīng)用經(jīng)驗進行修訂和完善，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、建造與完工的檢測驗收方法，包括抗壓強度、抗拉強度、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、攪拌程序、澆筑方法及材性試驗方法；第二部分闡述UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析方法，uhpc超高性能混凝土基于歐洲規(guī)范、法國預(yù)應(yīng)力及普通混凝土設(shè)計規(guī)范，對構(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)計等進行了規(guī)定；第三部分針對UHPC結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計，涉及孔隙率、氧氣滲透、氯離子擴散、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，法國正式頒布了UHPC設(shè)計規(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)計規(guī)范的補充規(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)計基礎(chǔ)、材料、耐久性和鋼筋保護層、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，給出了更為詳細而完備的UHPC結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。2016年7月，法國還頒布了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UHPC分類、組分要求、配比要求、測試方法、生產(chǎn)控制以及檢驗驗收等諸多方面做了系統(tǒng)詳細的規(guī)定。 

（3）日本UHPC技術(shù)規(guī)程 

2004年日本土木工程學(xué)會（JSCE）頒布了《超高強度繊維補強コンクリートの設(shè)計施工指針(案)》（超高強纖維增強混凝土(UFC)結(jié)構(gòu)設(shè)計施工指南(草案)）。該規(guī)范給出了UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計及建造的基本原則；材料設(shè)計參數(shù)包括了抗壓強度、初裂強度、抗拉強度、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)范還包含了強度設(shè)計、正常使用設(shè)計、抗疲勞設(shè)計、構(gòu)造細節(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規(guī)范，但在許多方面都有不同程度的創(chuàng)新。 

（4）美國UHPC華夫型橋面板設(shè)計指南 

美國聯(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、設(shè)計方法、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（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)計及應(yīng)用）。該規(guī)范主要針對受拉應(yīng)變硬化的UHPC材料，主要包括對UHPFRC以下幾方面內(nèi)容的具體規(guī)定：基本設(shè)計原則、材料組成及性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析、細部構(gòu)造、施工方法以及材性標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。規(guī)范既可為UHPFRC新結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，也可為采用UHPFRC進行結(jié)構(gòu)加固提供設(shè)計及計算方法的參考。 

此外，多個國家相關(guān)機構(gòu)推出的關(guān)于UHPC大型研究計劃及技術(shù)報告，也為UHPC結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算提供參考。德國鋼筋混凝土協(xié)會（DAFSTB）UHPC進展報告《Sachstandsbericht – Ultrahochfester Beton》，2003/2008報告詳細總結(jié)了 UHPC 材料性能、設(shè)計與施工方法，作為過渡性 UHPC 設(shè)計施工指南。目前，F(xiàn)IB（國際結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會）的TG8.6工作組（Task Group）、美國混凝土協(xié)會（ACI）ACI239C委員會和加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（CSA）UHPC工作小組正在編制 UHPC 設(shè)計指南。