上世纪以来，随着社会经济的发展，工程结构朝更高、更长、更深的方向发展，这对混凝土的强度有了更高的要求。为了满足社会日新月异的发展趋势，从事混凝土工作的研究者们需要让混凝土的强度登上一个又一个新的台阶。上世纪 50 年代，混凝土的强度等级一般为 C20；60 年代为 C30；70～80 年代，由于引入了减水剂，强度等级 C40～C50 的混凝土已广泛使用；90 年代，C50～C70 混凝土已经广泛使用，C80、C90 以及 C100 在我国已开始使用。

科技进步与社会和人类需要密不可分。上世纪末以来，我国一直处于一个高速发展及建设的阶段，对普通混凝土、高性能混凝土甚至是超高性能混凝土的需求越来越大。结合可持续发展战略，对混凝土的要求越来越高，所以超高性能混凝土（UHPC）的应用前景十分广泛。

UHPC 是一种新型的超高强度、高韧性的水泥基复合材料，与普通混凝土相比，其显著特点是强度更高、韧性更大、耐久性更好。UHPC 早期强度发展快、后期强度极高，用于补强和修补工程中可替代钢材和昂贵的有机聚合物，既可保持混凝土体系的整体性，还可以降低成本；UHPC 抗冲击性能和耐久性能好，广泛的用于超高层建筑和需要高承载力的特殊结构；UHPC 还拥有高密实性和良好的工作性能，使其工程实体表面有很高的光洁度，外界的有害物质很难入侵到实体里面去，利用这一优点，UHPC 还可做建筑物的外装饰材料。

UHPC 里一般都会加入钢纤维，目的是增加混凝土的抗弯拉能力和抗压强度，但是，钢纤维会影响混凝土的流动性。

目前贵州正处于高速发展时期，未来会有许多的超高层的建筑将会坐落于贵阳市区，从贵州 UHPC 发展现况来看，尚没有一家搅拌站或者外加剂公司完全具备研发超高性能混凝土的技术，这是一个挑战。

（1）水泥：贵州本地清镇海螺 P·O52.5。

（2）微珠粉：黔西电厂，2000 目。

（3）硅灰：灵寿县金源矿业加工厂，4000 目。

（4）玄武砂：清镇市万隆达矿产开发有限公司，0～5mm。

（5）玄武石：清镇市万隆达矿产开发有限公司，10～15.5mm。

（6）钢纤维：史尉克工程纤维，属于平直型，直径 0.22mm，长度 13mm，长径比为 60。

（7）外加剂：科之杰新材料集团（贵州）有限公司高性能减水剂，固含量 30%，减水率＞30%。

本试验所用试验仪器如表 1 所示。

根据最大堆积密度理论，设计超高性能混凝土理论配合比，其中水胶比 0.18，砂率为 40%，外加剂掺量是 15kg。确定配合比如表 2 所示。

2  试验过程

初步设计外加剂配方为，LL-S04: 480kg，LL-S10G: 120kg，H2: 30kg，X1: 0.1kg，以上为 1 吨外加剂各组分用量。为了保证混凝土在一定时间内能够满足施工条件，所以使用我公司一款高减水、高保坍的母液 LL-S04 和 LL-S10G，确保混凝土具有良好的和易性和流动性。根据表 2 配合比进行试配，其中钢纤维体积掺量待定，从 0.5% 增加到 2%。

首先研究钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及流动性的影响，确定最佳钢纤维体积掺量，钢纤维体积掺量分别设计为 39kg、79kg、118kg、157kg，获得数据分别见图 1 和图 2。

从图 1 可以看出，当钢纤维体积掺量从 39kg 增加到 157kg 时，混凝土的坍落度和扩展度均在减小，也就是混凝土的流动性在变差。特别是当体积掺量达到 157kg 后，混凝土很难满足施工要求。

从图 2 可以看出，当钢纤维体积掺量从 39kg 增加到 157kg 后，混凝土 3d、7d 和 28d 抗压强度均在增大，3d 抗压强度从 91.4MPa 增大到 107.3MPa，同比增长 17.4%；7d 抗压强度从 114.2MPa 增大到 130.8MPa，同比增长 14.5%；28d 抗压强度从 140.2MPa 增大到 156.9MPa，同比增长 11.9%。

调整胶凝材料用量，调整微珠粉和硅灰的掺量，调整砂率，调整水胶比，及调整钢纤维掺量，得到配合比，见表 3。

从表 3 中看，编号 1～6 水胶比 0.18，砂率 40%；编号 1～5 钢纤维掺量是 0.5%，编号 6～9 钢纤维掺量是 1%；编号 7～9 水胶比 0.16。收集混凝土初始数据，包括倒置流、坍落度、扩展度，以及两小时经时损失的坍落度、扩展度、倒置流；最后使用 100mm×100mm×100mm 标准试模成型，测量试块在标准养护下的 3d、7d 和 28d 抗压强度值，获得数据收录于表 4。

从表 4 中的编号 1、2 和 3 可以看出，当配合比其他组分保持不变时，微珠粉掺量从 10% 增加到 30% 时，混凝土流动度在增大，倒置流时间在缩短；而抗压强度值在微珠粉掺量为 20% 时达到最大。编号 1、编号 4 和编号 5 可以看出，当硅灰掺量从 10% 增加到 30% 时，混凝土流动度逐渐降低，当硅灰掺量为 30% 时，混凝土基本失去工作性能，并且抗压强度值最低。从编号 1 和编号 6 可以看出，钢纤维体积掺量从 0.5% 增加到 1% 时，主要表现在混凝土流动度在降低，抗压强度值在增加，28d 强度从 140.2MPa 增加到 146.2MPa，同比增长 4.3%。从编号 7、8 和 9 可以看出，混凝土砂率从 40% 降到 30%，水胶比是 0.16，混凝土流动度在降低，倒置流时间在增长，抗压强度值变化不大。从表 4 整体来看，水胶比从 0.18 降低为 0.16，强度有所增加，从 145.3MPa 增加到 149.6MPa，同比增长 3%，但流动度受影响较大。

（1）超高性能混凝土（UHPC）抗压强度随着水胶比减小而增大，水胶比低会导致混凝土流动性差，混凝土工作性能达不到理想状态。

（2）混凝土砂率从 40% 降到 30% 时，混凝土流动度在逐渐降低，并且强度增长不多。

（3）混凝土中微珠粉掺量从 10% 增加到 30%，混凝土流动度在增大，抗压强度先增大后减小，当微珠粉掺量为 20% 时，抗压强度最大；当硅灰掺量从 10% 增加到 30% 时，混凝土流动度降低，当硅灰掺量超过 30% 时，混凝土几乎失去工作性能。

（4）混凝土抗压强度随着钢纤维体积掺量的增大而增大，3d 抗压强度、7d 抗压强度和 28d 抗压强度同比涨幅为 17.4%、14.5% 和 11.9%。