特种抗冲磨混凝土UHPC

水泥混凝土是水利工程建设中主要建筑材料。泄洪道、消力池、桥墩、堤坝等重要部位长期经受含砂石水流的冲磨作用,水工建筑物的安全运行与服役寿命受到严重影响。为缓解由于冲磨破坏造成的工程问题,亟需研发并应用高抗冲磨混凝土。超高性能混凝土(Ultra-high-performance concrete,简称UHPC)具有超高的力学性能和优异的耐久性,是一种理想的抗冲磨材料。然而当前UHPC抗冲磨性能尚未得到足够的关注,研究结论匮乏。基于此现状,本文开展了UHPC抗冲磨性能研究,首先从水化放热特性、工作性、抗压强度和体积稳定性四个方面研究了UHPC的水化硬化性能,然后基于高速水下钢球法揭示了水胶比、辅助胶凝材料和钢纤维对UHPC抗冲磨性能的影响规律,最后通过硬化浆体的微观形貌、水化产物以及孔结构分析了辅助胶凝材料对UHPC抗冲磨性能的作用机理。主要的研究成果如下:(1)UHPC的冲磨历程分为四个阶段:表面层部分磨损-表面层完全磨损-石英砂剥离-磨损程度加剧。由于石英砂的剥离及其留下的空隙增多了表面缺陷,导致UHPC的质量损失速率随时间逐渐加快。(2)UHPC的抗冲磨强度随水胶比增大逐渐降低。当水胶比从0.16分别增大到0.18和0.2时,抗冲磨强度分别降低56.9%和60.8%。(3)辅助胶凝材料中,硅灰通过提高C-S-H凝胶含量、细化孔隙结构及降低孔隙率提高了抗冲磨强度,10%和20%硅灰分别将UHPC抗冲磨强度提高52.5%和60.4%;粉煤灰和矿粉增大了孔隙率导致抗冲磨强度降低,而且粉煤灰降低程度更大;纳米Si O_2引起了颗粒聚集且成型较差的问题也会使抗冲磨强度降低。(4)由于钢纤维脱落及其留下的划痕增大了UHPC的冲磨质量损失。在掺钢纤维试验组中,抗冲磨强度随钢纤维掺量线性增长;与未掺钢纤维相比,当掺量超过1%时钢纤维能够降低大磨损深度和表面粗糙度。(5)磨损率是比抗冲磨强度更准确的评价指标,能够进一步评价抗冲磨强度相差不大试块的抗冲磨性能。相比于其它指标,大磨损深度和表面粗糙度更适合评价掺钢纤维UHPC的抗冲磨性能。

特种抗冲磨混凝土UHPC是一种具有超高性能的特种工程材料，它在国防工程、海洋工程、核工业、特种安全防护工程、市政工程等领域具有广泛的应用前景。以下是关于UHPC的一些详细信息：1. UHPC的定义和特性名称由来：UHPC中的“UH”是“Ultra-High”（超高）的缩写，“P”代表“Performance”（性能）。C指的是混凝土，因此UHPC是指超高性能混凝土2。主要特性：UHPC具有高强度、高韧性、高耐久性等特性。它的抗压强度可以达到810Mpa，是普通混凝土的数倍。此外，UHPC还具有优良的耐磨、抗爆性能1。2. UHPC的组成部分基础材料：UHPC通常不使用粗骨料，而是必须使用硅灰和纤维（钢纤维或复合有机纤维）1。其他成分：水泥用量较大，水胶比很低。还需要使用超高效减水剂（聚羧酸系）和细骨料来提高材料的密实度5。3. UHPC的应用场景国防和海洋工程：UHPC在这些领域的应用可以提供良好的防护效果，减少结构的自重，提升结构的使用寿命和耐久性4。核工业和特种安全防护工程：由于UHPC具有高强度和高耐久性，因此在这些领域中可以用于制造抗爆、抗冲击装置4。市政工程：UHPC可以用于建造跨度更长、净空更大的桥梁，或者用于制作输油、输气管道以替代造价较高的大口径厚壁钢管4。4. UHPC的耐久性和自愈能力耐久性：UHPC的耐久性非常高，即使在极端环境下也能保持稳定的性能。它的微观结构非常致密，这使得它具有优异的抗渗性、抗冻融性、抗化学侵蚀性8。自愈能力：UHPC具有神奇的自愈能力，即使受到外力影响产生细微的缝隙，也能缓慢自愈5。5. UHPC的生产和养护生产方式：UHPC通常是需要在工厂提前制备完成的预制件，因为它需要一定的高温高压热养护作为必要条件5。养护方法：为了确保UHPC的质量，通常需要对其进行蒸养，以消除后期水化带来的不良影响，如收缩、开裂、徐变等2。特种抗冲磨混凝土UHPC是一种高性能的建筑材料，它结合了高强度、高韧性和高耐久性，适用于各种严苛的工程环境。通过上述信息，我们可以看到UHPC在多个工程领域都有着广泛的应用，并且它的自愈能力和耐久性为工程项目带来了极大的便利。

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