超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，也称作活性粉末混凝土(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。

“超高性能混凝土”包含两个方面‘超高’——超高的耐久性和超高的力学性能(详见表1－普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土的性能对比)：

表1：普通混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土（活性粉末混凝土）材料性能对比

普通混凝土NSC　高性能混凝土HPC　超高性能混凝土UHPC

抗压强度(MPa)　20-40　40-96　170-227

水胶比　0.40-0.70　0.24-0.35　0.14-0.27

圆柱劈裂抗拉强度(MPa)　2.5-2.8　--　6.8-24

最大骨料粒经(mm)　19-25　9.5-13　0.4-0.6

孔隙率　20-25%　10-15%　2-6%

孔尺寸(mm)　--　--　0.000015

韧性　--　--　比NSC大250倍

断裂能(kN-m/m)　0.1-15　--　10-40

弹性模量(GPa)　14-41　31-55　55-62

断裂模量(第一条裂缝)(MPa)　2.8-4.1　5.5-8.3　16.5-22.0

极限抗弯强度(MPa)　
　
　20-62

透气性k(24小时40C)(mm)　3x10　0　0

吸水性(225小时)(kg/mm)　2x10　2.4x10　3.5x10

氯离子扩散系数(稳定状态扩散)(mm/s)　1x10　4.9x10　2x10

二氧化碳/硫酸盐渗透　--　--　无

抗冻融性能　10％耐久　90％耐久　100％耐久

抗表面剥蚀性能　表面剥蚀量>1　表面剥蚀量0.08　表面剥蚀量0.01

泊松比　0.11-0.21　--　0.19-0.24

徐变系数，Cu　2.35　1.6-1.9　0.2-0.8

收缩　--　养护后40-80x10　养护后<x10无自生收缩

流动性(工作性)(mm)　测量坍落度　测量坍落度　150-155

含气量　4-8%　2-4%　0

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。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)。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”。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。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”。“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。

UHPC与普通混凝土或高性能混凝土不同的方面包括：不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)，水泥用量较大，水胶比很低。UHPC的组成见表2。

表2：超高性能混凝土UHPC基本组成

kg/m　重量百分含量%

波特兰水泥(V型)　700-1010　27.0-38.0

硅灰　230-320　8.5-9.5

磨细石英砂　0-230　0.0-8.0

细砂　760-1050　39.0-41.0

金属纤维(~0.2x12.7mm)　150-190　5.5-8.0

高效减水剂　15-25　0.5-1.0

水　155-210　5.5-8.0

水/胶凝材料比　0.14-0.27　--

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(实例见表3)、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。

表3：法国第一座UHPC公路桥梁混凝土组成和性能

组成材料　kg/m　性能

波特兰水泥　1114　坍落流动度　630～640 mm

硅灰　169　28d 特征抗压强度(fck)　175 MPa

0-6mm骨料　1072　28d 特征抗拉强度(ftk)　8 MPa

纤维： 0.3mm直径x20mm长　234　28d 特征裂后抗拉强度　9.1 MPa

高效减水剂　40　弹性模量　64 GPa

水　209　比重　2800 kg/m

水/胶凝材料比　0.19

参考文献：3rd International Symposium on HPC Proceedings: October 19-22, 2003 in Orlando, FL