陈杰 ，虞焕新 ，沈毅 ，陈炜 （.浙江明杰建设有限公司，浙江 杭州 3；.浙江建设职业技术学院，浙江 杭州 33）

1 试验

随着城市化的高速推进，超高性能混凝土以其超高强度、超高韧性、超高抵抗变形和开裂能力、超高耐久性和超长服役寿命，越来越广泛地应用到对结构及性能有特殊要求的诸多领域，如严酷环境下及特种行业中的超高层化、超大跨度化、薄壁重载结构等。

在制备超高性能混凝土中，掺入超细混合材是制备高性能混凝土不可缺少的组分，这已经在混凝土科学与工程界形成了共识。

1.1 原材料

1.1.1 优质水泥

南京小野田水泥厂生产的“小野田”牌P·II52.5R硅酸盐水泥，其矿物组成、化学成分及物理性能见表1、表2、表3所示。

水泥熟料矿物组成 表1

水泥熟料化学组成 表2

水泥物理与力学性能 表3

1.1.2 超细混合材料

超细混合材料采用南京热电厂生产的I级优质粉煤灰（UFA）。埃肯公司生产的硅灰（SF），其化学成分、物理性能示于表4和表5，粒径分布及形貌分别见图1和图2所示。

超细混合材主要化学成分 表4

超细混合材的物理性能 表5

图1 原材料粒径分布

图2 粉体材料颗粒形貌

1.1.3 微细金属纤维

江西赣州大业金属纤维厂生产的微细表面镀铜钢纤维，直径0.2mm，长度13mm，长径比 lf/df＝65，弹性模量210GPa，抗拉强度≥2100MPa。

1.1.4 细集料

最大粒径2.5mm的普通黄砂，细度模数2.26，连续级配，堆积密度1.4g/cm3，表观密度 2.4 g/cm3。

1.1.5 粗集料

最大粒径为10mm的玄武岩碎石，表观密度 2.8 g/cm3，堆积密度 1.5 g/cm3，压碎值3%。

1.1.6 纳米SiO2

表面过孔型，平均粒径20mm左右，SiO2含量99%以上，其XRD及TEM测试图片分别如表5和表6所示。

1.1.7 外加剂

上海巴斯夫公司生产的聚羧酸型高效减水剂，固含量40%，减水率≥40%。

1.2 制备工艺

为了使得各组分在体系中均匀分布，采用先干后湿的拌合工艺，其工艺流程见图3所示，养护方式为标准养护（温度20±2℃，湿度＞90%）。

图3 先干后湿拌和工艺

2 试验结果与分析

2.1 配合比

在实验的基础上，优选出了超高性能混凝土配合比，如表6所示。

超高性能水泥基复合材料（UHPCC）基体配合比 表6

2.2 强度

超高性能混凝土在不同龄期（7d、28d、90d、180d)的抗压强度及抗折强度随养护时间的变化规律如图4、图5所示。

图4 不同龄期对抗压强度的影响

图5 不同龄期对抗折强度的影响

2.3 分析

超高性能混凝土的制备技术除优化材料组成外，为了使得各粉体材料在体系中均匀分布，制备工艺是保证水泥基材料超高性能的重要方面。其关键技术在于复合超细混合材、水泥的均匀混合在超高性能混凝土基体中的均匀分布。

从图1和图2可以看出，就粒径大小而言，硅灰＜粉煤灰＜水泥，这使得硅灰和粉煤灰在水泥浆体中能更好的发挥颗粒填充效应，同时由于硅灰和粉煤灰颗粒均呈圆形，故有利于提高水泥基材料的流动性和相应的减水效应，从表4可以看出，超细粉煤灰和优质硅灰中含有大量的SiO2，其中的活性成分能促进水泥的二次水化生成更多的C-S-H凝胶，从而改善水泥基材料的结构，提高材料的宏观力学性能。

3 结论

①超细混合材面广、量大，来源丰富；同时有利于粒径填充和化学成分互补与功效互补的优势，最大限度地取代水泥熟料用量，减少因大量水泥水化产生的水化热对材料带来的负面影响。

②本试验选取硅灰和优质I级粉煤灰，通过这些粉体材料的粒径叠加与化学成分的优势互补及纳米尺度的C-S-H数量的增多和孔隙率的下降，提高致密性并充分发挥纳米尺度C-S-H的作用，从而进一步提高了超高性能混凝土的各项性能，不仅能达到节能、节资、保护生态环境的作用，更重要的是能有效提高混凝土工程材料的抗毁伤能力，使得混凝土工程材料走上节能减排、环境友好之路。