超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析

第２７卷第１期　２０１０年１月　深圳大学学报理¨ｌ：版　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＥＮＺＨＥＮ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１０　文章编号：１０００—２６１８（２０１０）０ｌ一００８８—０７　【土木建筑工程】　超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析　戎志丹　，孙　伟　，陈惠苏　一，顾春平　（１．江苏省土木工程材料重点实验室，南京２１１１８９；２．东南大学材料科学与　程学院，南京２１１１８９）　摘要：研究安防系统对超高性能水泥基复合材料Ｘ－－作性及超高力学性能的特殊要求，以大掺量超细　工业废渣取代水泥，掺加超高硬度细集料，采用高温干热养护制度，成功制备出一种超高性能水泥基复合　材料．对其工作性及不同养护温度和养护时间下的力学性能进行测试，结果表明，制备的材料具有较好的　工作特性及超高力学性能，可满足安保产品要求，其抗压强度最高可达２４０　ＭＰａ．采用Ｘ射线衍射技术、　差热一热重分析方法及扫描电镜对其微观结构形成进行分析，结果显示，超高硬度细集料与胶凝材料的强　物理结合使其在复合材料中起增强相的作用，高温养护加速了水泥的水化及矿物惨舍料的火山灰反应，降　低了材料中Ｃａ（ＯＨ），的含量，增加了ｃ—ｓ—Ｈ凝胶的含量，提高了材料的密实度，改善了界面微观结构，　提高了超高性能水泥基复合材料的宏观力学性能．　关键词：混凝土；超高性能水泥基复合材料；干热养护；力学性能；微观结构　中图分类号：ＴＵ　５２８；Ｔｕ　３５　文献标识码：Ａ　产品用ＵＨＰＣＣ（抗压强度在２００　ＭＰａ以上）的应　随着我国基础工程的大规模兴建和城市化的高　速推进，超高性能水泥基复合材料（ｕｌｔｒａ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒ—　ｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＵＨＰＣＣ）以其超高　用和开发还是李白．特别是在安防领域，由于钢板　之问加强筋形式复杂，加强筋之间间距小，对流动　强度、超高韧性、超高抵抗变形和开裂能力、超高　耐久性和超长服役寿命，广泛应用到对结构及性能　有特殊要求的诸多领域，如严酷环境下及特种行业　中的超　商层化、超大跨度化和薄壁重载结构等¨　．　性有特殊要求（流动性好、保塌效果好等）．另外，　安保产品需要有一定的抗冲击、抗火焰切割和抗攻　击性等功能特性，对材料强度有特殊要求．本研究　结合安防领域对超高性能水泥基复合材料的特殊需　求，通过对矿物掺和料、化学外加剂、钢纤维及其　２０世纪９０年代以来，超高性能纤维增强复合材料　一直成为国际复合材料行业的高端研究热点．这种　多元复合技术进行有效利用，优化水泥基复合材料　组成与结构，制备出工作性和强度均满足要求的超　高性能水泥基复合材料，实现ＵＨＰＣＣ在安防系统　中产业化的目标．　材料具有超高性能，可以用到大跨薄壁结构及对构　件重量、厚度和性能有苛刻要求的特种结构上，如　机场跑道、港ｎ海洋工程、结构抗震和核电站工程　等．目前，这种材料在国外已从研发阶段进入产业　化阶段，但国外少数公司（如丹麦Ｄｅｎｓｉｔ公司）的　１　材料制备　１．１原材料　产品处于挚断地位，不仅价格高，而且核心技术保　密，如材料配方、成型与养护工艺等关键技术未有　公开文献报道．国内从２０世纪９０年代开始也陆续　开展了对ＵＨＰＣＣ的研究，住石油、核电、市政、　水泥采用Ｐ・１Ｉ　５２．５Ｒ硅酸盐水泥，密度为　３．１　ｇ／ｃ　；超细粉煤灰采用南京热电厂Ｉ级超细粉　海洋等工程及军事设施中得到应用　，但主要集　中在低强度（抗压强度在１００　ＭＰａ以下），对安保　煤灰，密度为２．１　ｇ／ｃｍ　，比表面积为４００　ｍ　／ｋｇ；　硅灰采用埃肯公司生产的微硅粉，比表面积为　收稿日期：２００９—０４．２０；修回日期：２００９．１１—２０　基金项目：江苏省科技厅校企联盟横向资助项　（８５１２１）ｏｏｏ１２）；东南大学优秀博士沦文基金资助项目（ＹＢＪＪ０７２４）　作者简介：戎志丹（１９８１一），男（汉旅），汀　省南京什丁人，尔南大学博士研究生．Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｏｎｇｚｈｉｄａｎ＠ｔｏｍ．ｅｏｍ　通讯作者：孙伟（１９３５一），女（汉族），Ｌｆｔ嗣　：程院院士，东南大学教授、博士牛导师．Ｅ．ｍａｉｌ：ｓｕｎｗｅｉ＠ＳｅＵ．ｅｄｕ．ｔ、ｎ　第１期　戎志丹，等：超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析　８９　２２　０００　ｍ　／ｋｇ，ＳｉＯ　质量分数为９４．４８％，密度为　２．２　ｇ／ｃｍ　．水泥、粉煤灰和硅灰的化学组成见表　１．细集料包括：①最大粒径为２．５　ｍｍ的普通黄　砂，细度模数为２．２６，连续级配，堆积密度为１．４　ｇ／ｃｍ　，表观密度为２．４　ｇ／ｃｍ　；②超高硬度细集　料，细度模数为１．９７，最大粒径＜２．５ｒａｍ，体积平　均粒径为２８３　Ｉｘｍ，堆积密度为１．６７　ｇ／ｃｍ　，表观　密度为３．０１　ｇ／ｃｍ　．高效减水剂采用聚羧酸盐高性　能分散剂（粉体），减水率≥３０％．钢纤维为超细　钢纤维，圆截面，表面镀铜，直径为０．２ｉｎｍ，长度　为１３　ｈｉｍ，长径比ｆ／ｄ，＝６５，弹性模量为２１０　ＧＰａ，　抗拉强度≥１　８００　ＭＰａ．ＵＨＰＣＣ的配合比见表２．　表１水泥、粉煤灰及硅灰的质量分数组成　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｒｔｌａｎｄ　ｃｅｍｅｎｔ，ＳＦ　ａｎｄ　ＦＡ　（单位：％）　表２　ＵＨＰＣＣ配合比　Ｔａｂｌｅ　２　Ｍｉｘｔｕｒｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ　１．２试验方法　１．２．１　成型工艺　ＵＨＰＣＣ材料制备采用湿拌工艺，成型过程中　先将称量好的原材料（超细混合材、水泥、细集料　和粉体外加剂）干拌均匀，然后在搅拌过程中将水　缓慢地倒人搅拌机内，湿拌２　ｒａｉｎ．当混合料进入　黏流状态后，均匀地撒入钢纤维，继续搅拌２　ｒａｉｎ，　之后在模具中浇铸成型，并适当加以振动（１　ｒａｉｎ），　以增进密实，标准养护１　ｄ后拆模，放入养护设备　中，到不同养护龄期后测试其各项力学性能．　１．２．２养护工艺　针对安保产品的特殊要求，为了节省能源、提　高生产设备的周转率，本研究采取干热养护制度，　选取的干热养护温度分别为１５０　ｃｃ和２００　，养护　时间分别为１　ｄ、２　ｄ和３　ｄ．　１．２．３性能测试　工作性测试采用ＧＢ／Ｔ２４１９—２００５《水泥胶砂　流动度测定方法》，测两个垂直方向的直径，取两　个直径的平均值．流动度试验对同一材料进行两　次，取两次试验结果的平均值，精确至１　ｍｍ．　根据标准ＧＢ１７６７１—１９９９进行力学性能测试．　抗折试件为４０　ｍｍ×４０　ｌｌｌｍ　ｘ　１６０　ｍｌＴＩ的棱柱体，每　组３个试件，采用三点弯曲，跨距为】００　ｍｍ，试　验设备为ＣＭＴ５１０５电子万能试验机，加载速度为１　１Ｔｕｎ／／Ｓ；抗压试件为４０　ｍｍ×４０ｒａｍ×４０　ｍｉｌｌ的立方　体，每组３个试件，实验设备为ＴＹＡ一２０００型电液　式压力试验机，加载速度为５　ｋＮ／ｓ．　ＸＲＤ测试所用仪器为Ｐｈｉｌｉｐｓ　ＰＷ１７０旋转阳极　Ｘ—ｒａｙ衍射分析仪，采用ｃｕ靶ＫＱ线，电压为４０　ｋＶ，电流为３０　ｍＡ，扫描速度为１。／ｍｉｎ，测量角度　误差小于０．０１　Ｏ．制样过程为：将不同测试样品在　无水酒精溶液中浸泡１　ｄ后取出以终止水化，然后　放入玛瑙研钵中研磨（无水酒精环境），直至全部　粉末通过０．０８　ｍｍ筛，各随机取约２０　ｇ样品，在　（６０±２）℃温度下干燥４８ｈ后取出进行｛＝９１０试．差热　一热重分析采用ＮＥＴＺＳＣＨ　ＳＴＡ　４４９Ｃ，样品制备过　程同ＸＲＤ测试，升温速度为１０￣Ｃ／ｍｉｎ．ＳＥＭ分析　采用Ｓｉｒｉｏｎ场发射扫描电镜，取尺寸为８　ｈｉｍ×８　ｍｍ×５　ｍｌＹｌ的样品，在无水酒精中浸泡１　ｄ后取出，　并在（６０±２）℃温度下干燥４８　ｈ取出，在测试表　面喷金后放入扫描电镜中观察．　２结果及分析　２．１工作特性　本研究测试了４种配合比材料的扩展度（如图　深圳大学学报理工版　第２７卷　１），结果表明，Ａ　的扩展度均为２６０　ｍｍ，具有　自流平特性，加入纤维后　、　的扩展度分别为　２２５　ｍｍ和２２０　ｎｌｌＴｌ，虽然流动性能有所降低，但依　然良好．安保产品结构类似“　明治”，水泥基复　合材料要浇注在两层钢板之间，有些部位空间狭　小，结构复杂，这对水泥基复合材料的工作性要求　较高，本研究制备的材料具有很好的流动性，完全　可以满足安保产品的特殊要求．　Ｂ０　Ｂ３　图１　ＵＨＰＣＣ材料的扩展度试验　Ｆｉｇ．１　Ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ　２．２力学性能　２．２．１　抗压强度　为优选最佳养护工艺，针对安保产品的特点，　本研究分别在１５０℃和２００℃测试了材料在不同养　护时间下的抗压强度，结果见表３．从表３可见，　随着养护温度的提高，养护时间的延长，ＵＨＰＣＣ　的抗压强度不断增强．相同养护条件下，掺加超高　硬度细集料的Ｂ系列材料的抗压强度要高于掺加普　通砂作为细集料的Ａ系列材料，这说明本文选取的　超高硬度细集料具有很好的增强效果．纤维的掺人　使材料抵抗变形的能力明显增大，有利于提高材料　的抗压强度，其中，　在２００　、３　ｄ龄期下的抗　表３　ＵＨＰＣＣ材料在不同养护温度和　养护时间下的抗压强度　Ｔａｂｌｅ　３　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｃｕｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｉｍｅｓ（　位：ＭＰａ）　压强度达２４０　ＭＰａ．由于材料中掺加了大量火山灰　材料，叮以预计，随着龄期的增加，火山灰反应不　断进行，其抗压强度还可进一步提高．　２．２．２抗折强度　表４为不同养护温度及养护时间下ＵＨＰＣＣ材　料的抗折强度．由表４可见：①在相同养护时间和　温度下，Ｂ系列材料的抗折强度要高于４系列材料，　说明本文选取的超高硬度细集料具有很好的增韧效　果；②随着养护时问的增加，基体材料的抗折强　度增长不明显，而掺加纤维的４　和Ｂ　的抗折强度　增加幅度要高于各自的基体材料；③钢纤维对ＵＨ—　ＰＣＣ材料具有优异的增强、增韧和阻裂效应．由于　超细短纤维的掺入，当水泥基复合材料中的微小裂　纹在外载作用下发生扩展时，乱向分布在材料中的　纤维横跨在裂纹之问起桥接作用，缓解了裂缝尖端　的应力集中，增加了裂缝的扩展阻力，提高了混凝　土材料的韧性，宏观上表现为材料的抗折强度大幅　提高．　表４　ＵＨＰＣＣ材料在不同养护温度和　养护时间下的抗折强度　Ｔａｂｌｅ　４　Ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｕｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｉｍｅｓ（单位：ＭＰａ）　２．３微观结构实验结果与分析　２．３．１　ｘ射线衍射分析　采用ｘ射线对超高硬度细集料的组成（如图　２）以及高温养护（２００　）前后净浆、砂浆的组　分进行分析，揭示超高硬度细集料在复合材料中所　起的作用，如图３～图５．　由图２可知，超高硬度细集料中含有的主要成　分是Ａ１　０　，还有少量ＳｉＯ：、Ｆｅ。０，等．Ａ１　０，具有　极高的硬度及熔点，将其用于水泥基复合材料中，　能提高复合材料的强度．对比图３和图４可见，超　高硬度绌集料掺加到水泥基材料中，其本身并未与　第１期　戎志丹，等：超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析　９１　３ｏ０Ｏ　２０００　１０ｏｏ　Ｏ　１０　２０　３０　４０　５０　６０　７Ｏ　８Ｏ　９０　２　／ｆ。１　图２超高硬度细集料的Ｘ射线衍射图谱　Ｆｉｇ．２　ＸＲＤ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ－ｈａｒｄ　ｆｉｎｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ　２　／ｒ１　图３高温养护前净浆的Ｘ射线衍射图谱　Ｆｉｇ．３　ＸＲＤ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｐａｓｔｅ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｕｒｉｎｇ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　图４高温养护前　的Ｘ射线衍射图谱　Ｆｉｇ．４　ＸＲＤ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　Ｂ０　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｕｒｉｎｇ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　１６００　集料　１２ＯＨ０　８００　４００　０　１０　２Ｏ　３Ｏ　４０　５０　６Ｏ　７０　８Ｏ　９０　２　／ｆｏ１　图５　２００　ｑＣ高温养护３　ｄ后风的ｘ射线衍射图谱　Ｆｉｇ．５　ＸＲＤ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆＢ０　ｃｕｒｅｄ　ａｔ　２００℃ｆｏｒ　３　ｄａｙｓ　水泥浆基体发生任何化学反应而生成新产物，在复　合材料中与水泥浆仅有强物理结合而起到增强相的　作用；对比图４和图５可见，ＵＨＰＣＣ经养护后，试　样中Ｃａ（ＯＨ）　含量大幅减少，几乎消失，说明在干　热养护过程中，矿物掺合料的火山灰效应在不断发　挥作用．一般认为Ｃａ（ＯＨ），是水泥浆体中的薄弱环　节，它不仅是受外界侵蚀的主要对象，自身的层状　结构和在骨料界面富集的特征也往往会造成材料本　身的缺陷．火山灰反应导致ＵＨＰＣＣ中的Ｃａ（ＯＨ），　晶体大量减少，改善了界面结构，从而使材料强度　大幅提高．超高硬度细集料在高温养护后仍未与胶　凝材料发生化学反应而产生新物质，这说明超高硬　度细集料在ＵＨＰＣＣ中主要是作为集料起增强效果．　２．３．２差热分析　为进一步分析超高硬度细集料及干热养护对　ＵＨＰＣＣ超高性能形成的机理，分别采用差热分析　（ＴＧＡ）和热重分析（ＤＴＡ）技术对超高硬度细集　料及高温养护前后的　材料进行分析，结果见图６　～图８．　温度／℃　图６超高硬度细集料的ＤＴＡ・ＴＧ曲线　Ｆｉｇ．６　ＤＴＡ／ＴＧ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ－ｈａｒｄ　ｆｉｎｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　图７高温养护前Ｂ。材料的ＤＴＡ・ＴＧ曲线　Ｆｉｇ．７　ＤＴＡ／ＴＧ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉｍｅｎ　Ｂ０　ａｆｔｅｒ　ｄｅｍｏｕｌｄｅｄ（ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｕｒｉｎｇ）　９２　深圳大学学报理工版　第２７卷　＿　由图６可见，超高硬度细集料的ＤＳＣ和　ｉ　Ｇ曲　线比较　一・，随着温度升高，材料在早期失　部分　自由水后并未发生仟何棚变，其重量损失不明显．　对比图７和图８町见，养护过程中主要发生吸热反　应，同时也伴随少量放热反应．其中，材料在１ｌ０　℃左右失　大量吸附水；在１３５～１５０℃伴随着　ＣＳＨ脱水，失重较大，并吸收大　热；４００—５００　时Ｃａ（ＯＨ），脱水；住７ｌ０℃左右，碳化而成的　ＣａＣＯ　分解　；８５０　ｏＣ时，　体叶ｌ发生放热反应，　形成８一硅灰石，失重不大；ｌ　２１０　ｃ【＝时，一些Ｃ，Ｓ　从　晶形转变为仅晶形　．图７与网６的不同处　为：①２００　ｏＣ之前的失重，高温于热养护过的样品　要远小于未养护的样品；②养护过的样品中ＣＨ的　含量大幅减少．这进一步证明Ｊ，高温养护有利于火　山灰反应的快速进行，减少水泥　【｝ｌＪ　Ｃａ（ＯＨ），的含　量，改善材料的界面　￣Ｎ‘‘ｌ“＂ａＪ’，从而提高材料的力学性　能．由图７和图８可知，养护前后　材料在２００、　４３５和７１０℃的质量损失分数分别为４．１６％、　２．７８％、３．０２％和２．９８％、１．５％、０．９７％．町以　看出，养护后的质量损失明显小于养护前，这足由　于养护后ＵＨＰＣＣ的自由水损失殆尽　同时水泥的　进一步水化以及火山灰反应消耗＿『材料中的大部分　Ｃａ（ＯＨ）　，使得　４３５　ｏＣ左右由于Ｃａ（ＯＨ），脱水导　致重量减少量大为降低，这和前【６『ＸＲＤ的结果也　相吻合．　２．３．３　ＳＥＭ分析　为揭示ＵＨＰＣＣ材料超高性能的微观结构形成　机理，本研究采用扫描电镜对　材料脱模后以及　２００℃养护ｌ　ｄ后ＵＨＰＣＣ界　微观形貌进行研究，　结果见图９．水泥基材料的初始水化产物主要有水　化硅酸钙凝胶（Ｃ—Ｓ—Ｈ）、氢氧化钙（ＣＨ，Ｃａ　（ＯＨ），）以及钙矾石（ＡＦｔ）等．Ｃ—Ｓ—Ｈ在硬化水　泥浆休中占主要部分，ｃａ（ＯＨ）　也占到总体积的　２０％～３０％　，硬化水泥浆体中ｃ—ｓ—Ｈ凝胶与　针状钙矾　错综相连，形成网状结构，ｃａ（ＯＨ）　在　界面大毓生成，其中还存在大量孔洞．水泥基材料　作为一种多相多组分的复杂材料，其水泥基一骨料　界面被认为是最薄弱的环节，界面过渡区的结构影　响着整个复合材料的性能．要改善界面过渡区的结　构，卣　婴足减少界　过渡区叶Ｊ　Ｃａ（ＯＨ）　的数量及其　定向排列．Ｃａ（ＯＨ），的数遍越少，结构越均一，水　泥基复合材料的性能就越好．本研究制备的水泥基　复合材料采用较低的水胶比，其界面过渡区内的ｃａ　（ＯＨ），数齄明显少于普通混凝土，如图９（ａ）．随　着高温养护时间的延长，界而过渡区的Ｃａ（ＯＨ）　晶　体数量大为降低，最后甚至很难发现它的存在，这　是ｆ１］于高温养护加速ｒ水泥的水化，矿物掺合料的　火山／火反应也消耗大量Ｃａ（ＯＨ），，从而改善了界面　结构，最终使其界面过渡区消失．从图９（ｂ）可　（ａ）高温养护前　（ｈ）２００　ｏ［：高温养护１　ｄ　图９高温养护前后ＵＨＰＣＣ的界面微观结构　Ｆｉｇ．９　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ　第１期　戌志　，等：超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析　９３　见，随着养护时间的延长，界面过渡区不断被水化　产物（Ｃ—Ｓ—Ｈ和钙矾石）填充，变得更加密实，　参考文献：　［１］张秀芝，孙伟，戌志Ｈ，等．活性矿物掺合料对超　岛性能水泥基材料的影响［Ｊ］．深圳大学学报理工版，　２００８，２５（４）：３３８—３４４．　并且与超高硬度细集料黏结得更加紧密，提高了界　面黏结强度，宏观上表现为其力学性能的提高．　１２］Ｈａｂｅｌ　Ｋ，Ｖｉｖｉａｎｉ　Ｍ，Ｄｅｎａｒｉ６Ｅ，等．超高性能纤维增　结　语　综上研究可知：①ＵＨＰＣＣ具有较好的¨［作性　能以满足安保产品的特殊要求．本研究选取的超高　硬度细集料相比普通砂具有更明显的增强、增韧效　果．超细钢纤维的掺入使材料的力学性能尤其是韧　性得到大幅提升一且随着养护温度的提高，养护时　问的延长，材料的力学性能不断提高，２００　ｏＣ干热　养护３　ｄ时，抗压强度可达２４０　ＭＰａ左右．②ＸＲＤ　强混凝土力学性能的研究进展［Ｊ］．水泥与混凝土研　究，２００６，３６（７）：１３６２—１３７９．（英文版）　［３］Ｓｏｂｏｌｅｖ　Ｋ．一种配制高性能混凝土材料新方法的进展　［Ｊ］．水泥混凝土复合材料，２００４，２６（７）：９０１－９０７．　（英文版）　［４］Ｓｃｒｉｖｅｎｅｒ　Ｋ　Ｌ，Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃｋ　Ｒ　Ｊ．水泥基材料应用与研究　的创新［Ｊ］．水泥与混凝土研究，２００８，３８（２）：１２８—　１３６．（英文版）　［５］赵国藩，仲秋伟．高性能材料在结构工程中发展与应　ｊ１ｊ［Ｊ］．大连理［大学学报，２００３，４３（３）：２５７—２６１．　分析结果显示，超高硬度细集料中含有的主要成分　是Ａ１　Ｏ，，还有少量ＳｉＯ　和Ｆｅ　０，，自身具有较高　的强度及硬度．ＤＳＣ／ＴＧＡ结果表明，超高硬度细集　料未与水泥浆体产生任何化学反应，在ＵＨＰＣＣ复　［６］孙伟，赖建中．超高性能水泥基复合材料的动态力　学性能研究［Ｊ］．珲工大学学报，２００７，８（５）：　４４３４５３．　［７］余红发，刘俊龙，【』长云升，等．高性能混凝土微观结　构及其高耐久性形成机理［Ｊ］，南京航空航天大学学　报，２００７，３９（２）：２４０—２４３．　合材料中主要是作为集料起增强效果．③高温养　护加速了水泥的水化以及矿物掺料的火ｔｌｌ灰反应，　［８］Ｓｕｎ　ｚ　ｚ，Ｘｕ　Ｑ　Ｗ．改性聚内烯纤维混凝土强度提高的　消耗了大量Ｃａ（ＯＨ）　，使界面区更加密实，改善了　界两结构，提高了界面黏结强度，宏观上表现为　ＵＨＰＣＣ材料的力学性能得到提高．　微观分析［Ｊ］．材料科学］：程，２００８，４９０（１）：１８１—　１９２．（英文版）　［９］黄上庀，蒋家奋，杨南如，等．近代混凝土技术　［Ｍ］．西安：陕西科学技术出版社，１９９８．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：１０００—２６１８（２０１０）０１～００９３一ＥＡ　【Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ】　Ｍ￣：ｅｃｈａｍｃａｌｈａｎｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒｓ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔ￣　ｅｈａｖｉｏｒｓ　ａｎ　ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｍｅｃｎａｎ　　ｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　　ＲＯＮＧ　Ｚｈｉ．ｄａｎ　一，ＳＵＮ　Ｗｅｉ　，　ＣＨＥＮ　Ｈｕｉ．ＳＵ　．ａｎｄ　ＧＵ　Ｃｈｕｎ．ｐｉｎｇ‘＇１）Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　２）Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１１１８９　Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１　１８９　Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｈｉｃｈ　ｆｕｌｆｉｌｌ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　深圳大学学报理工版　第２７卷　ＡＴＭ　ｆｉｅｌｄ　ｏｎ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｕｌｔｒａ—ｆｉｎｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ｗａｓ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ，ｕｌｔｒａ—ｈａｒｄ　ｆｉｎｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ａｓ　ａｎ　ａｈｅｍａｔｉｖｅ　ｓｃｈｅｍｅ．Ｔｏ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ—　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ　ａｐｐｒｏａｃｈ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗｌｙ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ　ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｈａｒｄｅｎｅｄ　ＵＨＰＣＣ　ｓａｍｐｌｅ　ｃｕｒｅｄ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｘｅｒｏｔｈｅｒｍｉｃ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｉｍｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｖｅ　ｇｏｏｄ　ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｆｉｔ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＵＨＰＣＣ　ｒｅｃｉｐｅ　ｃａｎ　ｒｅａｃｈ　２４０　ＭＰａ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｌｔｒａ—ｆｉｎｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｕｌｔｒａ—ｈａｒｄ　ｉｎｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗａｓ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ　ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｖｉａ　Ｘ—Ｒａｙ　ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｔｈｅｒｍａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＴＡ），ｔｈｅｒｍａｌ　ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＧＡ），ａｎｄ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒａｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｒｅｖｅａｌ　ｔｈａｔ　ｕｌｔｒａ—ｈａｒｄ　ｆｉｎｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ　ｊｕｓｔ　ａｃｔ　ａｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｎ　ＵＨＰＣＣ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄａ—　ｒｙ　ｐｏｚｚｏｌａｎｉｃ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ—ｆｉｎｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ｗｉｔｈ　ＣＨ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｏｓａｇｅ　ｏｆ　ｐｏｒｔｌａｎｄｉｔｅ，ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　Ｃ—Ｓ—Ｈ　ｇｅｌ，ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｎｓｅｒ，ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＵＨＰＣＣ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（ＵＨＰＣＣ）；ｘｅｒｏｔｈｅｒｍｉｃ　ｃｕｒｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉ—　ｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ：ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ：　［１］ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｕ—ｚｈｉ，ＳＵＮ　Ｗｅｉ，ＲＯＮＧ　Ｚｈｉ—ｄａｎ．ｅｔ　ａ１．Ｉｎ—　ｌｕｅｎｃｅ　ｏｆｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ　ｏｎ　ｍｉｃｒ（）ｓｔｎＪｃｔｕｒｅ　０ｆ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｅｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｏｎ　ｉｍｐａｃｔ　ｌｏａｄｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＰＬＡ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈ—　ｎｏｌｏｇｙ，２００７，８（５）：４４３－４５３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　ＹＵ　Ｈｏｎｇ—ｆａ，ＬＩＵ　Ｊｕｎ・ｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕｎ—ｓｈｅｎｇ，ｅｔ　ａ１．　Ｍｉｅｒｏｓｔｎｍｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［ｊ］．Ｊｏｕｒ—　ｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｃｎｚｈｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，　２５（４）：３３８—３４４．　Ｈａｂｅｌ　Ｋ，Ｖｉｖｉａｎｉ　Ｍ，Ｄｅｎａｒｉ６Ｅ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｖｅｌ（）Ｄｍｅｎｔ（）ｆ　ｐｅｒｆｏｒｎｍｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｅｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，２００７，３９（２）：２４０－２４３．　（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａｕ　ｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＵＨＰＦＲＣ）　ｆ　Ｊ　１．Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｕ—　ｃｒｅｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００６，３６（７）：１３６２—１３７９．　Ｓｏｂｏｌｅｖ　Ｋ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｆ】ｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏ－　Ｓｕｎ　ｚ　Ｚ．Ｘｕ　Ｑ　ｗ．Ｍｉｅｒｏｍｅｅｈａｎｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｏｌｙａｃ—　ｚＴｌａｍｉｄｅ—ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ［Ｊ］．　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ１９２　，ｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ　ｏｆ　ｈｉｇｈ—ｐｅｒｏｆｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ［　．ｃｅ—　ｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２００４，２６（７）：９０１．９０７．　２００８，４９０（１）：１８　ｌ一　［４］Ｓｃｒｉｖｅｎｅｒ　Ｋ　Ｉ　，Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃｋ　ＩＩ　Ｊ，Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｕｓｅ　ａｎ（ｔ　ｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００８，３８（２）：１２８—１３６．　［９］ＨＵＡＮＧ　Ｓｈｉ—ｙｕａｎ，ＪＩＡＮＧ　Ｊｉａ—ｆｅｎ，ＹＡＮＧ　Ｎａｎ一１３１，ｅｔ　ａ１．　Ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　Ｗｏｒｋｓ　ｉｎ　Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｅｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｘｉ’ａｌｌ：Ｓｈａｎｘｉ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，１９９８（ｉｎ　．ＺＨＡＯ　Ｇｕｏ—ｆａｎ，ＺＨＯＮＧ　Ｑｉｕ—ｗｅｉ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．２００３，　４３（３）：２５７—２６１．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　【中文责编：坪梓；英文责编：卫栋】　［６］ＳＵＮ　Ｗｅｉ，ＬＡＩ　Ｊｉａｎ—ｚｈｏｎｇ．Ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉ（：ａｌ　ｂｅｈａｖｉ０ｕｒ