1．目的及意义

活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越^[1]。

超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论(densified particle packing)，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，即毫米级颗粒(骨料)堆积的间隙由微米级颗粒(水泥、粉煤灰、矿粉)填充，微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒(硅灰)填充^[2]。早在1931年，Andressen就建立了最大堆积密度理论的数学模型。然而，直到上世纪七十年代末，在高效减水剂技术与产品性能大幅度提高的基础上，采用该模型设计配制的第一代超高性能混凝土才在丹麦奥尔堡Cement og Beton Laboratiet(水泥与混凝土试验室)诞生，称作CRC(Compact Reinforced Composite，密实增强复合材料)^[3]。CRC与目前的UHPC达到基本相同的力学性能，最高抗压强度超过400MPa，使用烧结铝矾土作骨料，同时使用钢纤维提高材料的韧性，所以称作“复合材料”^[4]。受到当时高效减水剂性能的限制，CRC或早期UHPC比较粘滞，振捣密实较困难，还不便于现浇应用^[5]。上世纪九十年代，欧洲开展了合作研究项目，世界各地也广泛开展相关研究，这种材料获得一个新名称“活性粉末混凝土”，简称RPC^[6]。超高性能混凝土UHPC的名称形成于本世纪，因为与早期的CRC或RPC相比，随着设计理论的完善、超高效减水剂(聚羧酸系)问世和配制技术的进步，这种材料已具备了普通混凝土的施工性能，甚至可以实现自密实，可以常温养护，已经具备广泛应用的条件^[7-9] 。

UHPC堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近刚结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。因此UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构(军事工程、银行金库等)和薄壁结构，以及用在高磨蚀、高腐蚀环境。目前，UHPC已经在一些实际工程中应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳等等。可以预计，还会有越来越多的应用^[10-11]。

二十世纪末，法国的Lafarge公司研究成功了一种超高强，低脆性和优异耐久性的新型混凝土——活性粉末混泥土（简称RPC）^[12]。RPC由石英砂，石英粉，硅灰，水泥，高效减水剂和钢纤维组成。成型工艺与普通混泥土相似，其抗压强度可与钢筋相媲美。RPC制作的结构自重与钢结构相当，而造价仅为钢结构的三分之一，应用前景十分广泛^[13]。

我国在超高性能混凝土的研究与应用方面起步较晚，但进步很快。50年代我国曾用800号水泥（水灰比0.30 ~ 0.32）制成抗压强度100MPa的混泥土并用于预应力屋架上，与同跨度的普通混泥土比较，节约钢材64%，混泥土58%，自重减轻58%。另外，安徽蚌埠水泥制品厂曾为煤矿部门大量生产强度为100MPa的巷井工程用钢筋混泥土支架和护板，但类似的工程实例并不多见^[14]。

伴随着我国建筑业的发展，建筑规模在不断扩大，让建筑业已经成为我国的支柱产业。而且由于我国不断扩大的城市人口，土地在商业的激烈竞争中显得日益紧张和不足，与此同时建筑规模变得越来越大，进而促进了建筑设计和施工技术水平的提高，以及对高性能混凝土的迫切需求。本文将研究不同配筋的超高性能混凝土构件的承载力分析和理解超高性能水泥混凝土构件的配筋设计原理^[15]。

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2. 研究的基本内容与方案

{title} 以新型超高性能水泥混凝土材料为研究背景，理解超高性能水泥混凝土构件的配筋设计原理，对T型截面超高性能混凝土构件进行承载力分析；分析超高性能混凝土性能增长与配筋之间的关联，对比常规混凝土配筋与超高性能混凝土配筋的差异；通过实验初步了解配筋超高性能混凝土构件的性能提升。要求熟悉和掌握面超高性能混凝土配筋构件的基础理论知识，了解超高性能混凝土类配筋的优缺点及工程应用范围，理解超高性能混凝土配筋构件的承载力计算方法、原理，熟练应用相关软件及方法撰写计算报告，掌握CAD绘图技能，了解超高性能混凝土承载力分析的基本实验。

超高性能混凝土的力学性能试验包括两部分，即为得到UHPC本构关系而进行的棱柱体单轴受压试验和UHPC梁的抗弯性能试验。试验中，UHPC的配合比为水泥∶硅灰∶石英粉∶石英砂∶减水剂=1∶0.25∶0.3∶1.1∶0.025，水胶比为0.21，钢纤维体积掺量为1.5%。水泥用42.5级普通硅酸盐水泥，减水剂为可溶性树脂型高效减水剂，石英砂粒径为0.4 ~ 0.6mm,石英粉平均粒径为50um,钢纤维采用镀铜光面平直钢纤维，其直径为0.16mm 0.005mm，长度为12mm 1mm,抗拉强度gt;2GPa，UHPC棱柱体试件和试验梁的养护方式为成型后24h拆模并移至养护池内，在80 2度的热水中养护48h后冷却至室温。