高延性混凝土(High Ductility Concrete,简称 HDC),又称应变硬化水泥基复合材料(SHCC),是一种以水泥、粉煤灰为基材,掺入细骨料、高性能纤维(聚乙烯醇 PVA 纤维为主)及外加剂复配而成的新型复合材料。其核心特性是拉伸应变硬化和多缝开裂,极限拉伸应变可达 3%~7%,远超普通混凝土(≤0.01%),是混凝土结构抗震、抗裂、加固修复的理想材料。云谷(河南)新材料科技有限公司始终致力于高延性混凝土的研发与生产,在石化、铁路、公路、机场、码头、核电、风电、水利水电等行业中合作案例丰富并享有好评。
一、 核心性能指标(执行标准:GB/T 38109-2019《高延性纤维增强水泥基复合材料》)
性能项目 | 技术要求(Ⅰ 型) | 技术要求(Ⅱ 型) |
抗压强度 | ≥30MPa | ≥50MPa |
极限拉伸应变 | ≥3.0% | ≥5.0% |
初裂强度 | ≥3.0MPa | ≥4.0MPa |
弯曲韧性 | ≥20kJ/m² | ≥30kJ/m² |
抗冻等级 | ≥F200 | ≥F300 |
抗渗等级 | ≥P12 | ≥P15 |
纤维体积掺量 | 1.5%~2.5%(PVA 纤维) | 2.0%~3.0%(PVA 纤维) |
关键性能解读
应变硬化特性:拉伸荷载作用下,材料不会像普通混凝土一样发生脆性断裂,而是先出现多条细密裂缝(裂缝宽度≤0.1mm),随后继续承载并产生塑性变形,极限拉伸应变是普通混凝土的 300~700 倍。
多缝开裂能力:裂缝呈分布式均匀分布,无主裂缝产生,可有效阻断水分、氯离子等侵蚀介质的渗透,大幅提升结构耐久性。
高粘结性:与旧混凝土、钢材的粘结强度≥2.5MPa,加固后能与原结构协同工作,不剥离、不脱空。
二、 适用场景
老旧建筑抗震加固
砌体结构、混凝土框架结构的墙体、梁柱加固,替代传统的钢筋网水泥砂浆加固,施工便捷且加固效果显著。
例如:砖混结构外墙粘贴 HDC 薄层(厚度 15~25mm),可提升结构抗震等级 1~2 级。
混凝土结构抗裂修复
工业厂房、桥梁、隧道等结构的裂缝修补(宽度 0.1~2mm),以及易开裂部位(如后浇带、伸缩缝)的抗裂处理。
裂缝修补时,HDC 可填充裂缝并形成韧性防护层,防止裂缝扩展。
高烈度地震区新建结构
剪力墙、核心筒等抗侧力构件,利用其高延性吸收地震能量,降低结构破坏风险。
装配式建筑节点连接,替代传统灌浆料,提升节点的延性和抗震性能。
特殊环境结构防护
化工车间、沿海高盐雾地区的混凝土结构,兼具抗裂、防渗、耐腐蚀功能;冻融循环地区的水利工程,可抵抗冻胀破坏。
三、 施工工艺要点
1. 基层处理
混凝土基层:清除浮浆、油污、松散层,凿毛处理(粗糙度≥1.5mm),提前 24h 浇水湿润,施工时基底无积水。
砌体基层:剔除松动砖块、砂浆,用聚合物砂浆修补孔洞,确保基层平整坚实。
裂缝处理:宽度≥0.5mm 的裂缝需开槽(宽度 10~15mm,深度 15~20mm),清理后填入 HDC。
2. 拌合要求
水料比:严格控制在 0.28~0.32,采用强制式搅拌机搅拌。
搅拌步骤:先将水泥、粉煤灰、细骨料干拌 2min → 加入外加剂和水湿拌 3min → *后加入 PVA 纤维搅拌 5~8min,直至纤维均匀分散无结团。
拌合后浆料状态:流动度≥150mm,静置 10min 后无泌水、分层。
3. 涂布 / 浇筑施工
薄层加固施工:采用抹刀批刮或喷涂,单次批刮厚度 5~10mm,分层施工,总厚度 15~30mm,层间间隔时间≥4h(前层表干后)。
浇筑施工:用于梁柱截面增大、节点灌浆时,可自流平成型,无需振捣,浇筑厚度≥50mm,浇筑后表面抹平。
养护措施:施工完成后 12h 内覆盖塑料薄膜或土工布保湿养护,养护时间≥14d;环境温度<5℃时需保温养护,避免冻害。
四、 与普通混凝土 / 灌浆料的核心区别
对比维度 | 高延性混凝土 | 普通混凝土 | 高强无收缩灌浆料 |
拉伸应变能力 | 3%~7%(塑性变形) | ≤0.01%(脆性断裂) | ≤0.1%(微塑性) |
破坏形式 | 多缝开裂,延性破坏 | 单缝开裂,脆性破坏 | 无收缩,脆性破坏 |
适用场景 | 抗震加固、抗裂修复 | 承重结构浇筑 | 设备基础灌浆、锚固 |
纤维掺量 | 1.5%~3.0%(PVA 纤维) | 无 | 无 |
五、 常见施工问题及防治
质量问题 | 核心原因 | 防治措施 |
纤维结团、分散不均 | 搅拌顺序错误、搅拌时间不足 | 严格按 “干拌→湿拌→加纤维搅拌” 步骤操作,延长纤维搅拌时间 |
拉伸应变不达标 | 水料比过大、纤维掺量不足 | 严控水料比,确保纤维体积掺量符合设计要求 |
层间剥离 | 基层未清理干净、层间间隔时间过短 | 加强基层处理,前层表干后再施工下一层,必要时涂刷界面剂 |
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