为配制经济型超高性能混凝土(UHPC),在标准养护制度下,采用机制砂取代石英砂,研究了机制砂细度及其级配对UHPC性能的影响,并结合扫描电子显微镜(SEM)分析其高强机理。结果表明:采用合理级配机制砂可显著提高UHPC试件的工作性及力学性能,并可制备出扩展度为680 mm,28 d最大抗折、抗压强度分别为25.8 MPa、135.6 MPa的机制砂UHPC;机制砂、钢纤维与水泥石基体结合紧密,且钢纤维在水泥石基体中均匀分布,使UHPC试件具有优异的力学性能。

通过加速劣化试验方法研究了超高性能混凝土(UHPC)在模拟海洋侵蚀环境下的力学和耐久性能。结果表明:海水养护下UHPC的力学性能受开始浸泡时间的影响较小,长期力学性能发展比较稳定;UHPC具有良好的适应性和耐久性能,冻融循环对UHPC性能的影响相对较大,但介质类型对其性能的影响较小;随着硫酸盐干湿循环次数的增加,UHPC的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数先增加后降低,质量损失增加;硫酸盐干湿循环会导致UHPC表面露出的钢纤维锈蚀,但内部结构无损伤,钢纤维与基体结合紧密。

研究了水胶比、胶砂比、矿物掺合料的类型及掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响。结果表明:适当增大水胶比和胶砂比、掺入适量矿物掺合料均对UHPC的工作性有积极影响;随着水胶比的增加,UHPC的抗压强度基本呈降低趋势;胶砂比对UHPC抗压强度的影响不明显;掺入适量矿物掺合料(硅灰+超细粉煤灰微珠)可显著提高UHPC的28 d抗压强度。综合考虑工作性和力学性能,UHPC的推荐配合比为:水胶比控制在0.16~0.18,胶砂比控制在1.00~1.15,矿物掺合料(硅灰+超细粉煤灰微珠)总掺量控制在25%~35%,超细粉煤灰微珠掺量控制在15%~25%。

设计了3种超高性能混凝土(UHPC)搅拌工艺,每种工艺各进行10组平行试验,测试了UHPC的坍落度、坍落扩展度、抗压强度和抗折强度,探讨了不同工艺对UHPC性能的影响,分析并评价了不同工艺下UHPC性能指标的离散性。结果表明,采用细骨料预先分散钢纤维的方法(工艺Ⅱ)有助于提升UHPC的抗折强度,所制备的UHPC坍落扩展度标准偏差最小;采用干混料制备的UHPC(工艺Ⅲ)抗压强度和抗折强度的标准偏差最小;宜采用工艺Ⅱ和工艺Ⅲ制备UHPC。

研究了减缩剂(SRA)掺量对超高性能混凝土(UHPC)抗压强度、抗折强度、自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:随着减缩剂掺量的增加,UHPC的自收缩和干燥收缩显著降低,特别是早期自收缩减小效果更为明显,但同时会降低试件的抗压强度、抗折强度,且随着减缩剂掺量的增加,抗压强度不断降低。

介绍了超高性能混凝土(UHPC)的定义和设计原理,叙述了UHPC的制备、性能以及在建筑工程中的应用情况,提出了其应用的存在问题,并对UHPC的发展方向进行了展望。

介绍了超高性能混凝土(UHPC)的基本制备原理、配合比、生产工艺、材料性能以及在国内工程领域的应用概况,对比分析了UHPC和普通混凝土的性能差异,总结了国内UHPC在理论研究和实际应用方面取得的成果,提出了促进UHPC大规模应用急需解决的问题。

设计了一种基于超高性能混凝土配合比的3D打印材料,研究了3D打印混凝土试件和浇筑试件的抗渗性能和抗冻性能。结果表明,用该配合比配制的3D打印混凝土试件和浇筑试件均具有良好的抗渗性能和抗冻性能,试件均能在1.4 MPa水压力下保持不渗水,300次冻融循环后保持较高的力学性能和相对动弹性模量,且3D打印试件测试结果更好。为增强结构密实度,混凝土原材料添加了钢纤维,通过CT扫描发现,3D打印试件结构更加紧密,内部缺陷较少,受到冻融破坏时能保持较完整的结构。

研究了水胶比、砂胶比、钢纤维掺量、合成粗纤维掺量以及混掺钢纤维和合成粗纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能的影响。结果表明:水胶比越小、砂胶比越大,UHPC的抗折、抗压强度越高;单掺钢纤维时,UHPC的抗折、抗压强度随钢纤维掺量的增加总体呈增大趋势,钢纤维的最佳掺量为2.0%;单掺合成粗纤维时,UHPC的抗折、抗压强度随合成粗纤维掺量的增加总体呈先增大后减小的趋势,合成粗纤维的最佳掺量为2.0%;混掺钢纤维和合成粗纤维且钢纤维掺量≤2.0%时,合成粗纤维掺量宜≤1.0%。

研究了不同硅灰掺量对超高性能混凝土(UHPC)拌合物性能、力学性能的影响,并通过水化程度、孔结构、界面黏结强度等测试方法探讨了硅灰对UHPC性能的提升机理。结果表明,掺入硅灰可从微观和细观层面促进水泥水化、优化孔结构、提升钢纤维与基体的黏结性能,从而提升UHPC的力学性能。当硅灰掺量在20%范围内时,提升效果随着硅灰掺量的增加而增大;当硅灰掺量超过20%时,硅灰的高需水量特性开始显现,使得UHPC拌合物的黏度大幅增加,不利于浇筑成型和气泡排出,使UHPC内部缺陷增多导致其抗压强度下降;硅灰在UHPC中的推荐掺量为10%~20%。