超高强度混凝土意味着 超高性能混凝土. .普通混凝土是用于大多数楼板、梁、柱和地基的标准混凝土。主要区别不仅在于强度。更大的区别在于 材料开裂后的性能, 此外，它还能在较长的使用寿命内阻挡水分和盐分。超高性能混凝土通常需要严格的生产控制。普通混凝土的容错性更高、成本更低，而且更容易大规模采购。.
以下是一个实用的比较，可帮助您为项目选择合适的材料。.
什么是普通混凝土？
普通混凝土是日常建筑中使用的主流水泥基建筑材料。它使用水泥、水、细骨料、粗骨料以及必要的外加剂。它的抗压强度因设计而异，但许多普通混合物的抗压强度属于 20-40 兆帕 范围.
普通混凝土的效果很好，因为它易于配料、易于浇筑，而且成本效益高。它还易于用钢筋加固。这就是大多数混凝土结构系统处理拉力的方法。.
普通混凝土常见的地方
- 住宅地基
- 带钢筋的梁和柱
- 地面石板
- 行人路
- 挡土墙
什么是超高性能混凝土？
超高强度混凝土是一种先进的水泥基复合材料。它通常 纤维增强, UHPC 具有极低的水粘结比，并使用优化的颗粒填料。FHWA 将 UHPC 描述为一种水泥基复合材料，具有以下特点 w/cm 低于 0.25, 加上高比例的不连续内部 纤维加固。. FHWA 还指出，超高性能混凝土的抗压强度高于 150 兆帕, ，加上持续的开裂后拉伸强度高于 5 兆帕, 不连续的孔隙结构可减少液体渗入。.
ACI 239R-18 规定了类似的范围。它将超高性能混凝土限定为最小规定抗压强度为 150 兆帕, 加上指定的耐久性、拉伸延展性和韧性要求。ACI 指出，为了满足这些要求，通常会加入纤维。ACI 还强调，由于致密、不连续的孔隙结构，渗透性非常低。.
超高强度混凝土通常由水泥、硅灰、细石英砂、高减水剂和纤维制成。ACI 报告的典型水粘合剂比率约为 0.15-0.25. .ACI 还指出，超高强度混凝土通常使用的纤维含量为 体积为 2% 或以上, 因为纤维能提高拉伸延展性。.
差异 #1：混合设计和成分
普通混凝土用途 粗骨料 作为主要骨架。这样可以减少浆料含量，降低成本。混合料的设计要满足施工性、强度和耐久性要求，但通常对现场变化的容忍度更大。.
超高强度混凝土通常会改变策略。它通常会减少或消除基质中的粗骨料，以提高均匀性。它依靠细粒度的颗粒填料来减少空隙。ACI 总结了三个核心原则：更高的均匀性、通过填料提高密度，以及通过纤维提高延展性。.
FHWA 还将 UHPC 定义为低 w/cm 的优化级配系统，外加大量纤维加固。.
现场实际效果
- 大多数预拌站都可以通过标准控制装置输送普通混凝土。.
- 超高性能混凝土通常需要更严格的原材料控制、更严格的水分控制以及更高的搅拌能量。ACI 指出，超高强度混凝土的搅拌与众不同，由于水量有限，加上粗骨料较少，因此需要额外的能量。.
差异 #2：强度和开裂行为
普通混凝土具有良好的抗压强度。它的抗拉强度较弱，因此在拉力作用下会开裂。在结构设计中，钢筋承担大部分拉力。混凝土承受压缩力。.
超高性能混凝土可大大提高抗压强度和裂缝后拉伸性能。美国联邦公路和水利部报告称，超高性能混凝土的抗压强度高于 150 兆帕, ，加上持续的开裂后拉伸强度高于 5 兆帕.
ACI 还强调了典型 UHPC 配方的拉伸延展性，以及单轴拉伸下的应变硬化或弹性塑性行为。.
实际意义
- 普通混凝土在拉力作用下较早出现裂缝，因此裂缝控制在很大程度上取决于钢筋的布置、覆盖和细部设计。.
- 由于纤维可以弥合裂缝，因此超高性能混凝土在开裂后可以承受拉伸应力。裂缝宽度可以保持紧凑，而且材料在失效前可以吸收更多的能量。.
超高强度混凝土并没有消除对工程的需求。它改变的是可能的情况。在设计方法允许的情况下，它还能让设计人员减少特定构件中的一些传统配筋。ACI 指出，钢纤维可以提高延展性，在某些情况下还可以消除一些低碳钢加固。.
区别 #3：耐用性和渗透性
普通混凝土可以经久耐用，但耐久性取决于水灰比控制、养护规范、覆盖层厚度以及暴露等级设计。如果裂缝较大，水和氯化物会更快地进入钢筋。这就增加了腐蚀风险。.
普遍认为超高性能混凝土具有极低的渗透性。美国联邦公路和水道工程局将其与不连续的孔隙结构联系起来，以减少液体渗入。.
ACI 还指出，由于孔隙结构致密且不连续，UHPC 的渗透性非常低。.
这一说法背后还有强有力的测试证据。在 FHWA 的 UHPC 材料性能表征工作中，Graybeal 报告的快速氯化物渗透性（ASTM C1202）低于 50 库仑 蒸汽处理过的超高性能混凝土，以及未处理过的超高性能混凝土随着时间的推移而逐渐成熟的较低值。.
最重要的地方
- 海洋区
- 除冰盐暴露
- 化学品飞溅区
- 高湿度冻融地区
- 经常发生渗漏的桥梁接缝和封闭浇注
差异 #4：生产、固化和质量控制
正常的混凝土生产是标准化的。大多数工厂都能通过例行质量控制交付混凝土。浇筑和养护仍然重要，但工作流程已经熟悉。.
超高性能混凝土需要更严格的过程控制。ACI 解释说，超高强度混凝土包括有限的水和少量的粗骨料，因此搅拌需要额外的能量来分散水和克服较低的内部搅拌作用。.
在许多项目中，超高性能混凝土也有更正式的测试途径。ASTM C1856/C1856M 是一种被广泛引用的 UHPC 试样制作和测试方法。一份公开的标准摘要指出，该标准适用于抗压强度至少达到以下标准的 UHPC 120 兆帕, 加上 5 毫米以下的标称最大骨料尺寸，以及规定的流量范围。.
实际影响
- 超高性能混凝土要求严格的配料规范。.
- 超高性能混凝土受益于试验性混合料和一致的固化计划。.
- 超高性能混凝土通常需要训练有素的工作人员进行搅拌、铺设和饰面。.
差异 #5：成本和价值
普通混凝土以材料成本取胜。普通混凝土供应广泛。用钢筋加固时，它能满足大多数结构需求。.
超高性能混凝土成本更高。ACI 明确指出，与传统混凝土相比，超高性能混凝土的成本较高，因此在使用时应侧重于同时发挥其多种有益特性的应用。.
因此，决定很少是 “到处都采用超高性能混凝土结构”。通常的决定是 “在能节省生命周期成本的地方采用超高强度混凝土结构”。”
什么情况下超高强度混凝土具有成本效益
- 更薄的截面可减少自重
- 延长使用寿命的耐用覆盖层
- 可减少渗漏问题的封闭浇注
- 腐蚀维修费用昂贵的部件
- 停机成本高的项目
超高性能混凝土与普通混凝土的结合点
普通混凝土是大多数结构的默认选择。它经济实惠。经验证。易于采购。.
超高性能混凝土是一种战略性选择。当你需要同时具备高强度、高耐久性、严格的裂缝控制和长使用寿命等多种优势时，超高性能混凝土是最佳选择。.
在下列情况下选择普通混凝土
- 结构标准
- 钢筋细部设计简单明了
- 适度暴露
- 简化供应链至关重要
- 预算紧张
在以下情况下选择超高性能混凝土结构
- 耐用性推动业务案例
- 你需要细长的元素
- 您需要材料系统具有高拉伸性能
- 腐蚀风险高
- 封闭浇注或接缝必须保持水密性
FHWA 重点介绍了用于桥梁基础设施解决方案的 UHPC，包括薄层覆盖、覆盖层、外壳以及预制构件之间的现场浇注连接。.
专家指导：超高强度混凝土项目的纤维选择
超高性能混凝土的性能在很大程度上取决于纤维。ACI 指出，纤维可增强延展性，典型的纤维含量为 体积为 2% 或以上, 而最大含量则取决于纤维的形状、长径比和可加工性限制。.
这使得纤维的选择成为真正的工程杠杆。它影响着拉伸性能、裂纹宽度控制、混合能量以及加工质量。.
良好的 UHPC 支持流程是什么样的
- 定义暴露，加上目标寿命
- 确定拉伸性能需求，而不仅仅是抗压强度
- 选择纤维类型，并根据目标选择几何形状
- 对混合料进行流动性、纤维分散性和早期老化性能试验
- 根据项目范围的公认测试验证性能
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结论
超高性能混凝土与普通混凝土之间的区别不仅仅在于抗压强度。普通混凝土是标准的选择，因为它经济实惠、来源广泛、易于施工。超高性能混凝土是一种致密的纤维增强复合材料，具有极高的强度、持续的裂缝后拉伸能力和极低的渗透性。.
当耐用性和长使用寿命证明较高的材料成本是合理的时候，超高性能混凝土就显得最有意义。普通混凝土仍然是最适合大多数传统结构的材料。最好的项目会在每种材料都能带来最大价值的地方使用它们。.
