粗骨料超高性能混凝土

骨料-纤维协同增强

通过粗骨料形成骨架并优化钢纤维分布，实现沿浇筑方向力学性能的均匀化，避免强度梯度导致的局部薄弱。

Lianlian, Xie · Bihua, Zhou · 姚一鸣 · Xu, Qizhi · Zhong, Rui · Hongyu, Zhou · Wang, Jingquan

Cement and Concrete Composites 2026

具体参数

抗压强度最大差值

{'zh': '52.53', 'en': '52.53'} MPa

抗折强度最大差值

{'zh': '16.77', 'en': '16.77'} MPa

粗骨料掺量

{'zh': '17', 'en': '17'} %

钢纤维掺量

{'zh': '2.5', 'en': '2.5'} %

过高粗骨料掺量

{'zh': '30', 'en': '30'} %

技术优势

分布均匀性可量化

采用ResNet50+U-Net混合深度学习模型与基于形态学的图像处理，可自动分割粗骨料并统计钢纤维分布，为配比优化提供可靠数据。

明确最优配比区间

17%粗骨料+2.5%钢纤维的配比表现出较均匀的内部组织和良好的力学性能，实现了骨料骨架与纤维桥接的协同作用。

揭示性能梯度成因

研究明确指出粗骨料和钢纤维在浇筑过程中的向下迁移是导致力学性能梯度的原因，为控制工艺提供了方向。

避免脆性破坏

纤维掺量不足会导致脆性破坏，而合适的纤维掺量可保证延性；研究表明2.5%钢纤维掺量效果较好。

应用场景

• 超高性能混凝土结构：用于大尺寸UHPC结构的均质化设计与施工控制，避免因骨料沉降导致局部强度不足。
• 预制构件生产：指导预制构件生产中的配比与浇筑工艺，保证沿高度方向的性能一致性，提高构件可靠性。
• 纤维增强复合材料：优化钢纤维分散技术，避免纤维团聚和脆性破坏，提升复合材料的延性。
• 抗冲击结构：通过均匀分散的钢纤维实现稳定的桥接作用，提高材料在冲击荷载下的能量耗散能力。