超高韧性砼

该专利技术公开了一种超高韧性混凝土及其制备方法，水泥的主要成份有水泥、硅灰.矿渣、粉煤灰、石英粉、石英砂.钢纤维.纳米碳酸钙.水.减水剂；硅灰和水泥的重量比分别为10-20:100、矿渣和水泥的重量比为1-20:100；粉煤灰与水泥的重量比为1-20:100；石英粉与水泥的重量比为30-38:100；钢纤维的体积比为80-150:100；钢纤维的体积比为混凝土总体积的2.0%-4%；该专利技术的混凝土具有高强度.高韧性，且施工性能好，塌陷≥180mm，可抽送现浇。

超高性能混凝土”包括两个方面的“超高”——超高耐久性和超高的机械性能。它具有高强度、高密实性、大量纤维增强，克服混凝土材料的脆性，利用假韧性防止混凝土突然破裂。

自从波特兰水泥出现以来，以水泥为主要胶凝材料的混凝土，由于其高抗压强度，耐久性能好，价格低等一系列优点，已经发展成为用量更大、用途最广的建筑材料，现在，它在建筑.桥梁.隧道.水港码头及公路等领域得到了广泛的应用。伴随着对高耸大跨以及对特殊功能要求建筑的设计，混凝土必须向高强、高耐久性、高可靠性方向发展，在此背景下，超高性能混凝土应运而生。超高效混凝土(Ultra-HighPerformanceConcrete)也被称为活性粉体混凝土(CRC)、它是继高强、高性能混凝土之后出现的一种机械性能更优、更耐久的新型建筑材料。

CRC最早是在1990年代由法国Bouygues公司开发的。DSP(DensifiedSystemContainingUltra-fineParticles)材料与纤维增强材料复合的高技术混凝土。这一特点主要体现在：超高机械性能、超高耐磨性、良好的耐磨性和抗爆性等方面。

超高性能混凝土在原材料.配合比、施工工艺等方面与普通混凝土相比有很大的差异。如CRC制备的水泥强度等级较高，水泥用量较大，水胶较低，一般采用硅灰等超细掺料，在没有粗集料的情况下，采用高强度细骨料如石英砂，同时加入纤维(钢纤维或复合有机纤维)以减少混凝土的脆性，并根据不同的需要，加入各种外加剂。

超高性能混凝土是近几年来更具创新的水泥基工程材料，能实现工程材料的大跨越。所以，超高性能混凝土在未来很长一段时间内将成为建筑业研究与应用的热点。

超高强混凝土配方：

超高强混凝土配方原理

HPC的配制原则是通过提升组分的细度和活性，将材料内部的缺陷(孔隙和微裂缝)减至更低，从而达到超高强度和高耐久性。

高性能混凝土原料中的活性成分是由高质量的水泥.硅灰石(和/或其他具有活性的微细成分)和石英砂等组成，有效成分的粒径在0.1μm-1mm之间，此外还含有高效减水剂、短切钢纤维等。

超高性能混凝土的实现途径：

(1)去除粗骨料，限制细骨料的更大直径不超过300微米，以改善集料的均匀性。

(2)通过优化细骨料的级配，使其尽可能密实，以提升系统的密实度。

(3)与超细活性矿物掺合料，如硅灰、粉煤灰等，具有良好的微粉填充作用，通过化学反应减小孔径、降低孔隙率、优化孔结构。

(4)在硬化过程中，C-S-H由C-S-H转变为Tobiomoral，然后变成硬硅酸钙，以提升材料的机械性能，并使化学收缩最小化。

(5)增加细短钢纤维或其他类型高模量纤维，以提升混凝土的韧性。

超高强混凝土的配方机理

CRC基质：

CRC优异的性能源于低水胶比及其自密性，同时，胶凝材料基体中60%的超细工业废渣二元、三元的复合效应不容忽视。其结构形成过程中，废渣尤其是超细工业废渣具有积极作用，可以发挥形态学效应和微集料效应。微粒与CRC基体之间通过化学结合，使微粒具有较高的结合强度。粉煤灰是一种高强高弹模材料，它可以有效地抑制CRC基体和水泥基体收缩裂缝的产生。

超细纤的增强。增韧和抗裂作用：

该纤维具有增强、韧化、阻裂作用。未经加钢纤维的CRC，其内部能量积累过大，使其呈现爆炸破坏状态，比普通混凝土更易发生受压试验。纤维化效果与纤维的体积掺量及间距有关，随着纤维细度的增加和纤维掺量的增加，纤维增强效果明显。通过对一种超细钢纤维的研究，刘斯凤等学者对一系列超细粉掺杂的超细粉混凝土的制备及其耐久性进行了研究。在实验中对纤维体积率在2%-4%时，在CRC上进行了纤维数目和间隔的测定。在超细纤维的体积比分别为2%.3%、4%的情况下，结果发现，纤维根数分别是6.4×107.9.6×107和1.28×108，光纤的平均间隔为1.71mm.1.39mm和1.21mm(三维不规则分布)，εθ=0.41)或1.55mm.1.26mm和1.09mm(二维不规则分布)。在掺杂的超细纤混凝土中，纤维间距增加(2~4)倍，纤维数量增加(1-2)个数量级增加。故在相同纤维体积比条件下，超细纤维对CRC的增强作用明显，其增韧和阻裂作用远大于普通钢纤维对普通混凝土的增强作用，因而增加了抗折强度。