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#马克思主义考研[超话]##备考之问#
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超高性能混凝土（UHPC）十一问
——问：超高性能混凝土容易配制吗？
配制出UHPC不难，但工业化生产制备性能 优良、稳定的UHPC并不容易。
UHPC制备理论经历了近40年发展，已经比较成熟，遵循的基本原则是使基体密实度最大化。现在，配制UHPC的技术途径和使用材料呈现多样化发展，除了水泥和硅灰外，应用或研究的矿物原材料包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米碳管、磨细或分选超细粉煤灰、 超细矿粉、超细水泥、稻壳灰、偏高岭土、石英 粉、玻璃粉，等等。因为原材料质量和性能要求较高、原材料种类增多以及使用纤维等，UHPC材料性能的影响因素多元和复杂，增加了生产质量控制的难度。
——问：超高性能混凝土工程应用的瓶颈在哪？会广泛应用吗？
瓶颈在于还比较缺乏设计方法和规范，缺乏 施工经验，以及材料成本较高。
作为新型工程结构材料，需要新建立UHPC 的本构关系、设计方法和规范，作为应用的指导。至今，许多国家“设计规范”的瓶颈正逐步 被突破，法国、日本和韩国已有UHPC设计指南可以作为结构设计依据，有些国家和国际组织 （fib、ACI等）的规范或指南已经在起草或完善阶段。现浇施工、构件与产品预制技术，相关专 用生产、施工设备或机具，还处于开发或改进完善阶段。随着应用增多，预计施工与装备技术会快速进步。
在UHPC的材料成本构成中，钢纤维所占的比重最大，达到UHPC总材料成本的一半以上；基体材料包括胶凝材料（水泥、硅灰等）、减水剂和骨料则属于通用的优质材料，虽需要“精挑细选”，成本也高，但高得有限。因此，提高纤 维的增强增韧效率，是降低UHPC材料成本的 关键。现在UHPC应用规模较小，也是其成本较高的原因。随着应用规模的增大，UHPC的原材料，特别是纤维的大规模工业化生产和充分的市场竞争，价格有望显著降低，使UHPC的成本降低。
与普通、高强 / 高性能混凝土相比，由于 UHPC制备、施工技术的复杂性和较高的成本，决定了UHPC不会是普遍适用的工程材料，而是现代工程材料的有益补充，是用于解决工程中遇到的难题，建造性能更好、更美观的工程结构。然而，UHPC的价值和潜力，现在还远远没有得到 充分挖掘和有效利用，还面临巨大的发展空间。UHPC的价值将体现在：
● 用于创新轻质高强韧性混凝土结构；在一些场合，降低结构或工程的综合建造成本；
● 建造超高耐久性和超长工作寿命的工程结构，低养护维修费用，获得比传统结构低的寿命周期成本（LCC，Life Cycle Cost）；
● 应用UHPC建造的结构，具有显著的节材、 节能和减排效果，有利于可持续发展。决定了UHPC不会是普遍适用的工程材料，而是现代工程材料的有益补充，是用于解决工程中遇到的难题，建造性能更好、更美观的工程结构。然而，UHPC的价值和潜力，现在还远远没有得到充分挖掘和有效利用，还面临巨大的发展空间。UHPC的价值将体现在：
● 用于创新轻质高强韧性混凝土结构；在一些场合，降低结构或工程的综合建造成本；
● 建造超高耐久性和超长工作寿命的工程结构，低养护维修费用，获得比传统结构低的寿命周期成本（LCC，Life Cycle Cost）；
● 应用UHPC建造的结构，具有显著的节材、 节能和减排效果，有利于可持续发展。
——问：UHPC的高耐久性与“高强不一定耐久”是否形成悖论？
传统的混凝土“高强不一定耐久”的原因主要是抗压强度越高，抗拉强度与抗压强度的比值越低，则开裂敏感性越高，在混凝土结构服役期间，长期大气温、湿度交替变化作用会促使不可见裂缝的开展而变得可见，进而使空气和水进入，促使钢筋锈蚀，结构劣化。在服役期间这 样的裂缝主要是干燥收缩裂缝。在一定的浆骨 比下，影响干燥收缩大小的因素主要是水胶比。UHPC的水胶比很低，一般不大于0.2，则其干缩值就很低，而且，水化进行到一定程度后，其密实的结构则有效阻止内部水分的损失，90天的干缩值约为80×10-6~170×10-6 。因此，这个因素在 UHPC中应当不存在。
混凝土总的收缩值中包括失水引起的干燥 收缩和当体积较大而硬化后内部与外部环境难 以进行水分交换时因继续水化消耗毛细孔中的水 而产生的自干燥收缩（简称自收缩）。如图3所示， 在水胶比较大时（例如大于0.3），这两种收缩之和值与水胶比基本上没有关系。水胶比越低，自收缩越大，而干缩越大。当水胶比很低时（例如 小于0.3），尽管干缩减小，而自收缩值却随水胶比的降低而增长迅速，则二者叠加的总收缩值不再是常量，而是随之增大。但是UHPC中的钢纤维应当对裂缝有限制和分散的作用。这方面的研 究工作还需要进一步加强。目前UHPC在结构工 程中的应用还不足20年，尚需经过更长时间的考验，例如30年、50年。
摘自：《混凝土与水泥制品》公众号
——问：超高性能混凝土容易配制吗？
配制出UHPC不难，但工业化生产制备性能 优良、稳定的UHPC并不容易。
UHPC制备理论经历了近40年发展，已经比较成熟，遵循的基本原则是使基体密实度最大化。现在，配制UHPC的技术途径和使用材料呈现多样化发展，除了水泥和硅灰外，应用或研究的矿物原材料包括纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米碳管、磨细或分选超细粉煤灰、 超细矿粉、超细水泥、稻壳灰、偏高岭土、石英 粉、玻璃粉，等等。因为原材料质量和性能要求较高、原材料种类增多以及使用纤维等，UHPC材料性能的影响因素多元和复杂，增加了生产质量控制的难度。
——问：超高性能混凝土工程应用的瓶颈在哪？会广泛应用吗？
瓶颈在于还比较缺乏设计方法和规范，缺乏 施工经验，以及材料成本较高。
作为新型工程结构材料，需要新建立UHPC 的本构关系、设计方法和规范，作为应用的指导。至今，许多国家“设计规范”的瓶颈正逐步 被突破，法国、日本和韩国已有UHPC设计指南可以作为结构设计依据，有些国家和国际组织 （fib、ACI等）的规范或指南已经在起草或完善阶段。现浇施工、构件与产品预制技术，相关专 用生产、施工设备或机具，还处于开发或改进完善阶段。随着应用增多，预计施工与装备技术会快速进步。
在UHPC的材料成本构成中，钢纤维所占的比重最大，达到UHPC总材料成本的一半以上；基体材料包括胶凝材料（水泥、硅灰等）、减水剂和骨料则属于通用的优质材料，虽需要“精挑细选”，成本也高，但高得有限。因此，提高纤 维的增强增韧效率，是降低UHPC材料成本的 关键。现在UHPC应用规模较小，也是其成本较高的原因。随着应用规模的增大，UHPC的原材料，特别是纤维的大规模工业化生产和充分的市场竞争，价格有望显著降低，使UHPC的成本降低。
与普通、高强 / 高性能混凝土相比，由于 UHPC制备、施工技术的复杂性和较高的成本，决定了UHPC不会是普遍适用的工程材料，而是现代工程材料的有益补充，是用于解决工程中遇到的难题，建造性能更好、更美观的工程结构。然而，UHPC的价值和潜力，现在还远远没有得到 充分挖掘和有效利用，还面临巨大的发展空间。UHPC的价值将体现在：
● 用于创新轻质高强韧性混凝土结构；在一些场合，降低结构或工程的综合建造成本；
● 建造超高耐久性和超长工作寿命的工程结构，低养护维修费用，获得比传统结构低的寿命周期成本（LCC，Life Cycle Cost）；
● 应用UHPC建造的结构，具有显著的节材、 节能和减排效果，有利于可持续发展。决定了UHPC不会是普遍适用的工程材料，而是现代工程材料的有益补充，是用于解决工程中遇到的难题，建造性能更好、更美观的工程结构。然而，UHPC的价值和潜力，现在还远远没有得到充分挖掘和有效利用，还面临巨大的发展空间。UHPC的价值将体现在：
● 用于创新轻质高强韧性混凝土结构；在一些场合，降低结构或工程的综合建造成本；
● 建造超高耐久性和超长工作寿命的工程结构，低养护维修费用，获得比传统结构低的寿命周期成本（LCC，Life Cycle Cost）；
● 应用UHPC建造的结构，具有显著的节材、 节能和减排效果，有利于可持续发展。
——问：UHPC的高耐久性与“高强不一定耐久”是否形成悖论？
传统的混凝土“高强不一定耐久”的原因主要是抗压强度越高，抗拉强度与抗压强度的比值越低，则开裂敏感性越高，在混凝土结构服役期间，长期大气温、湿度交替变化作用会促使不可见裂缝的开展而变得可见，进而使空气和水进入，促使钢筋锈蚀，结构劣化。在服役期间这 样的裂缝主要是干燥收缩裂缝。在一定的浆骨 比下，影响干燥收缩大小的因素主要是水胶比。UHPC的水胶比很低，一般不大于0.2，则其干缩值就很低，而且，水化进行到一定程度后，其密实的结构则有效阻止内部水分的损失，90天的干缩值约为80×10-6~170×10-6 。因此，这个因素在 UHPC中应当不存在。
混凝土总的收缩值中包括失水引起的干燥 收缩和当体积较大而硬化后内部与外部环境难 以进行水分交换时因继续水化消耗毛细孔中的水 而产生的自干燥收缩（简称自收缩）。如图3所示， 在水胶比较大时（例如大于0.3），这两种收缩之和值与水胶比基本上没有关系。水胶比越低，自收缩越大，而干缩越大。当水胶比很低时（例如 小于0.3），尽管干缩减小，而自收缩值却随水胶比的降低而增长迅速，则二者叠加的总收缩值不再是常量，而是随之增大。但是UHPC中的钢纤维应当对裂缝有限制和分散的作用。这方面的研 究工作还需要进一步加强。目前UHPC在结构工 程中的应用还不足20年，尚需经过更长时间的考验，例如30年、50年。
摘自：《混凝土与水泥制品》公众号
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