Page 27 - 工程机械技术应用及理论研究

第二章 工程机械技术理论依据和基础技术

的覃维祖，其对超高性能混凝土的高性能机理进行研究并引进这种材料到国内。
国内第一次使用高性能混凝土进行实际运用的工程是辽宁的某工业厂房的扩建工
程。渐渐地超高性能混凝土在国内发展起来，运用在各类工程领域当中，例如建

筑工程、桥梁工程等工程方向。此外，国内的许多高校和企业都致力于超高性能
混凝土的研究与应用，例如湖南大学、同济大学、长安大学等高校的研究团队，
他们已经展开了关于超高性能混凝土材料和结构性能的研究，且取得了较为显著
的成果。此外，还有一些国内的企业，比如南京倍立达、上海复培和江苏苏博特

等公司，也在发展超高性能混凝土施工技术，生产超高性能混凝土材料以及完成
相关施工工程。
2. 超高性能混凝土的制备要点及相关理论
不同于传统混凝土，超高性能混凝土需要保持混合物具备足够的流动性以满

足施工的需求，同时必须维持较低的水胶比。为了减少孔隙率、优化孔结构和提
高材料的致密性，必须排除粗骨料，限制细骨料的最大颗粒尺寸，并同时添加纤
维以增强材料的韧性。在这一背景下，颗粒最紧密堆积理论变得关键，该理论强
调胶凝材料的颗粒分布应达到最佳状态，以实现颗粒堆积的最大致密度或最小孔

隙率。这可以通过在毫米级颗粒堆积的间隙中填充微米级颗粒，以及在微米级颗
粒堆积的间隙中填充更小尺寸的颗粒（亚微米或纳米级别）来实现，以优化颗粒
的级配并形成高度致密的基体结构。
混凝土的纤维增强机理主要包括复合力学理论和纤维间距理论。复合力学理

论将混凝土纤维增强视为一种复合结构，由纤维和混凝土基体组成。在这个理论
中，纤维的作用是将外部受力传递到周围的基体，同时纤维应力也能通过基体传
递到相邻的纤维，实现应力均衡分布。这个机理的存在有助于分散应力场，减少
基体内的应力集中现象，并通过纤维与基体之间的相互作用来吸收和分散能量。

纤维间距理论强调通过减小裂缝的尺寸和数量、减轻应力集中程度、抑制裂缝的
形成和扩展，以有效提升混凝土的性能。这个理论指出纤维的增强效果与纤维的
平均间距密切相关，而平均间距又受到纤维的体积掺量的影响。

3. 超高性能混凝土力学性能分析
与传统混凝土不同，超高性能混凝土在确保拌合物具有足够流动性以满足施
工需要的同时，必须保持相对较低的水胶比。为降低孔隙率、优化孔结构和提高
密实度，必须去除粗骨料，限制细骨料的最大粒径，并添加纤维以增强材料的韧性。

15