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2023/09总第571期

矿物掺合料在UHPC的应用研究

12，32，3441

邹辉杰，朱泽文，毛琳，蔡金平，史振华，宋荣恒

（1.江西省交通投资集团有限责任公司，江西南昌330013；2.江西省交通科学研究院有限公司，

江西南昌330013；3.江西省桥梁结构重点实验室，江西南昌330013；4.华东交通大学，江西南昌330013）

［摘要］超高性能混凝土（ultra-highperformanceconcrete，UHPC）具备高强度、高韧性和高耐久

性等特性，应用前景广阔。UHPC需要消耗大量的硅灰及水泥，导致其成本高昂，且会显著增大碳排放

量。而且由于UHPC的水胶比较低，体系中水泥和硅灰的水化不充分，造成材料浪费。因此，本文通过总

结一些常见的矿物掺合料，包括粉煤灰、高炉矿渣、偏高岭土和稻壳灰，通过对它们的水化机理、力学

性能的研究与总结，揭示了各种矿物掺合料对UHPC的影响：粉煤灰和矿渣会降低UHPC的早期强度，对

后期强度影响不大；偏高岭土会提高UHPC的早期强度，后期强度则会降低；稻壳灰则是对UHPC的早期

和后期强度都有提升。

［关键词］超高性能混凝土；粉煤灰；高炉矿渣；偏高岭土；稻壳灰

［中图分类号］TU528［文献标识码］A［文章编号］1001-554X（2023）09-0139-07

ResearchontheapplicationofmineraladmixtureinUHPC

ZOUHui-jie，ZHUZe-wen，MAOLin，CAIJin-ping，SHIZhen-hua，SONGRong-heng

UHPC是指抗压强度在150MPa以上，具有超

高韧性和耐久性的纤维增强水泥基复合材料的统

称［1］。UHPC是一种领先的建筑材料，与传统混

凝土相比具有极大的优越性能，在众多领域中都有

着广泛的应用。除了出色的抗压强度外，基于颗粒

堆积理论设计的UHPC在致密微观组织结构的帮助

下也具有优于传统混凝土的耐久性［2，3］。通过提

高组成成分的细度与活性，不使用粗骨料，使材料

a 普通混凝土       b 超高性能混凝土

内部的孔隙与微裂缝减到最少，以获得超高强度与图1普通混凝土和UHPC的二维颗粒堆积示意图

高耐久性。通过使用砂、水泥、硅灰、纤维、外加

的CO，水泥工业产生的CO约占全球每年产量的

剂，采用合理的配合比、高效减水剂和不同纤维，22

7%～8%［7］。此外，由于UHPC的水胶比较低，

充分发挥超细颗粒和经仔细选择颗粒的化学和几何

UHPC中大部分的水泥颗粒在极低的水胶比的情

特性，并使这些颗粒通过正确的搅拌、浇筑和养护

况下并未完全水化，体系中水泥的水化程度仅有

以达到基体的紧密堆积和超强的分子结合力，如图

30%～40%，硅灰的水化程度仅有约30%［8，9］。因

1所示［4］。

UHPC虽然具有许多突出的性能