关于UHPC混凝土的几点讨论

一、UHPC混凝土最低抗压强度

UHPC除具有超高强的抗压强度外，还具有优良的耐久性和一定的抗拉能力，但是抗压强度依然是其最主要的技术指标。

各国标准所规定的UHPC最低抗压强度指标不尽相同。早期标准均定得较高，如法国（AFGC）2001年和2013年的指南、日本 （JSCE）2004年的指南均定为150MPa，韩国2012年的指南更是高达180MPa；然而，极高的抗压强度在工程上难以充分发挥作用，为推广应用，近年来最低强度要求有降低的趋势，如法国的NFP-18-470 定为130MPa，瑞 士 SIA 2052和美国ASTM C 1856/1856M-17定为120MPa。目前，120MPa和130MPa认可度较高，同时有个别专家认为，强度只有120～130MPa时，不能称之为超高性能，而只能是超高强度。因为只有耐久性好，才能称为超高性能，而且耐久性好则材料密实性必然好，强度也自然更高。在现有标准中，中国的GB/T 31387-2015定得最低，仅为100MPa，这也引起国际同行的争议。

由于各标准中所采用的强度测试试件形状、尺寸并不一致，且形状、尺寸效应存在着换算关系，换算后各标准对UHPC最低强度的要求与换算前相比数值有所变化，但大小序列并没有改变。有学者认为，100MPa抗压强度的混凝土采用高性能混凝土的方法可以制备出来，因此，将其定为UHPC最低强度是偏低的；同时，UHPC因为要达到优良的耐久性，采用低水胶比获得高于100MPa抗压强度并无困难，而且强度定低了也不见得能取得经济效益，因此，建议中国的UHPC抗压强度最低要求可定在120～130MPa之间。

二、UHPC定义

虽然UHPC在学术层面的讨论还在不断进行之中，各标准对此均有所反映，但总体而言，它是一种比高性能混凝土更具优越力学性能（强度和耐久性）的水泥基复合材料。

在分析总结各国标准基础上，有学者提出的UHPC定义为“与高性能混凝土相比，具有高强度、 高耐久性和拉伸延性的水泥基复合材料，并且掺入用于提高开裂后拉伸延性的纤维或纤维网，28d抗压强度至少120MPa”。

首先，对UHPC材料本质的认识，目前有两大观点：一种观点认为它仍然是混凝土的一种；另一种观点认为它是一种不同于传统混凝土的水泥基材料。具体体现在UHPC名词中，前者认为它的Ｃ是指混凝土（Concrete），后者认为它的Ｃ是指水泥基材料（Ｃement-based Material）。大部分学者和标准中Ｃ用的是前者，也有学者持后者的观点。实际上后者的说法在2004年德国卡塞尔第１届UHPC国际会议上得到许多专家的认可，虽然UHPC仍沿用混凝土名称，但却可以认为是一种新的材料，即新一代水泥基建筑材料。

其次，关于UHPC是否一定要用纤维增强，也有不同的看法。在许多研究中，UHPC包含有纤维增强和无纤维增强的２种材料，以探究纤维作用；另外，在钢管UHPC受压构件中，管内UHPC也可以不用纤维增强，因为钢管约束作用能提高管内UHPC的韧性。另一种观点认为，UHPC一定要有纤维增强，并应称为 UHFRC，不能省去FR（Fiber Reinforced，纤维增强）。法国、瑞士等规范均采用UHPFRC，有时在名词中还要加上 “复合” （Composite）来强调它是由基体和纤维组成的材料。

最后，也有学者认为UHPC应具有开裂后的拉伸延性。对此，也有不同的看法。UHPC不仅具有一定的抗拉强度，且由于纤维的桥接作用，受拉开裂后具有一定的拉伸延性，许多学者研究认为UHPC受弯结构设计应考虑其抗拉强度。设计中考虑抗拉强度后，对UHPC的拉伸延性就必然提出要求。然而，另有观点认为UHPC的抗拉强度并不高，贡献不大，且它与浇注方向等施工工艺直接相关，实际工程中不易控制，为简化计算和偏安全考虑，不必考虑抗拉强度的贡献。如果设计中不考虑抗拉强度的贡献，则对UHPC的拉伸延性没有必要提出要求。

三、UHPC应用

随着标准制订的不断进展，经济性越来越成为影响UHPC推广应用的关键。在现有应用中，马来西亚和越南的桥梁应用具有较好的一次性投资经济性，其余大部分的造价均较高。许多学者在替代材料方面展开研究，研究结果显示，单价较高的钢纤维和硅灰的替代效果仍不理想。有学者认为，UHPC就应该保持其超高的性能，不能为取得经济性去降低其品质，尤其是工业废料和机制砂等原材料质量不稳定，给UHPC质量控制带来困难。应将UHPC视为功能性材料，并通过结构创新来取得综合经济效益。

UHPC比高性能混凝土具有更高的抗压强度和抗拉强度、更好的耐久性。部分应用中可以综合发挥各种性能优势，如在桥梁主体结构以及钢-UHPC组合桥面板等。然而一些实际应用中，这３个优势不一定能同时发挥作用，而是偏重某些性能的发挥，如对于某些通过发挥抗拉优势、省去普通钢筋和箍筋的应用存有争议，认为这可能会导致结构脆性破坏。

UHPC在工程结构应用时，有些是简单的替代性应用，即保持结构形式基本不变，仅用UHPC替代普通或高性能混凝土，或替代钢材。另一些则是强调结构或造型的创新，如人行桥，将栏杆做成结构的一部分，形成U形梁。该形式在许多人行桥中得到应用。

中国UHPC研究开展并不晚，但早期的实际应用极少，若置于中国大规模工程建设的背景下，更显得滞后。中国目前仍处于大规模建设时期，在国际上被认为是UHPC最大的市场。同时，中国是微细钢纤维主要生产国，且造价较低，成为中国UHPC推广应用一个有利条件。然而，对新材料应用的畏难和怕担责任等情绪使得工程创新应用难度增加。如何取得突破，还有待各方面的努力。

四、UHPC标准

近年来，有关UHPC的标准制订在不断推进之中，将为中国UHPC应用提供重要的技术保证。然而，随着中国工程建设标准体系的改革和团体标准应用的推进， 有关UHPC标准的制订呈井喷式现象对UHPC推广应用是否只是利好而无副作用，目前还难以断言。