下面陝鐵帶你了解什麼是超高性能混凝土軌枕：

1.超高性能混凝土軌枕

混凝土強度越來越高，繼高強、高性能混凝土之後🐉，超㊙️高性⚽能混凝土( Ultra-High Performance Concrete，UHPC) 應運而生。超高性能混凝土以其超高力學性能、超高耐久性和優良的耐磨和抗爆性能及抗沖擊性能等特點，可以有效減小結構自重，作為建🆚築行業的“新寵”，預制成預應力混凝土軌🔞枕乃至不施加預應力的軌枕也是工程運用的一☎️個重要方面。

1）UHPC的發展

UHPC也有人将其稱作活性粉末混凝土凝土（Reactive Powder Concrete，CRC）。UHPC不是憑空出現的👅，傳統🌏混凝土到UHPC的發展史是我們走進UHPC的..步。

盡管混凝土的曆史可以追溯到羅馬帝國時期，但通常認為混凝土的現代曆史始1824年，當時約瑟夫·阿斯丁(Joseph Aspdin)申請了一種叫做波特蘭水泥的材料的..。它由石灰石、粘土和其他礦物按一定比例混合而成，經煅燒後磨成細顆粒。不久後人們就将這種水泥與♉鵝卵石、磚粉、沙子、礫石或其他集料混合，加入水将它們全部粘合在一起，生産出我們目前所稱的混凝土。

混凝土在早期工程應用中存在的主要問題與材料本🏃身的🐆抗拉強度低和延性不足有關。在19世紀中👌葉，人們注意到這些問題🏃🏻‍♂️可以通過在混凝土拌和物中添加鋼棒☀️來部分解決，奠定了建築技術革命的基礎，逐漸發展成為20世紀...的建築材料。

随着混凝土技術、設計規範在整個20世紀得到改進🧑🏾‍🤝‍🧑🏼和發展，混🌍凝土持續發展存在的主要問題：質量大、拉壓比低、低強♌質比🛀、體積穩定性差、韌性差、耐久性差。主要方向成為：增強抗壓強度、在混合物中添加纖維、優化顆粒堆積密度。

20世紀中葉，學者開始緻力于提高混凝土強度，與此同時，本身的抗拉強度和粘結強度也逐步升高。

20世紀70年代，纖維開始加入混凝土之中，自此，纖維增強混凝㊙️土(FRC)誕生，其被用來指任何類型的纖維增強混凝土，無❌論纖維的形狀、縱橫比、用量或材料如何。

20世紀80年代，利用低水膠比、集料顆粒的特殊選擇和級配🙇‍♀️以及減水劑的摻合料，研究者提出高性能混凝土（HPC）一詞，指的是抗壓強⭐度在50至120MPa之間,有較好耐久🙇‍♀️性的混凝土。HPC以其現有的微觀結構形式達到了.大的抗壓強💃🏻度。然而，在🏃🏻這樣的強度水平下，粗骨料成為混凝土中.薄弱的一環。為了進一步提高混凝土☂️的抗壓強度✨，必須去除粗集料。

1993年，法國Bouygues公司Richard等人結合以上理念，率先研究出活性粉末混💃🏻凝㊙️土(RPC)，這是一種由非常細的粉末(水泥、沙子👈、石英🚶‍♀️粉和矽粉組成，沒有粗集料或礫石)、鋼纖維、超塑化劑和極低🈲的水膠比組成☎️的緻密顆粒填料。由于RPC是一種..産品，為了避免知識産權的糾紛，1994年法國Larrard DF等随後又提出了超高性🌈能混凝土（UHPC）的概念。其為：超高性能混凝🐇土一般為抗壓強度不低于150MPa，水膠比小☁️于0.25，含有較高比例的微細短鋼纖維的增強材料，由.大✔️堆積密度理論組成的.佳比例的不同粒徑顆粒♌，并加入高📐效減水劑等的水泥基結構工程材🥵料。

2）UHPC性能

UHPC為一種高強度、高韌性以及優良耐久性的水泥基複合材料，它🌈剔除了傳統混凝土使用的粗骨料，選用石英砂🚶‍♀️作為填充骨料，添加粉煤灰、矽灰、超細礦📐粉等活☁️性摻合料的同時，加入高效減水劑，并且嚴🙇🏻格控制水膠比，從而實現其優異性能。由于活性摻合料的微集料效應和火山灰效應，使得UHPC比普通混💛凝土更密實，抗壓強度與耐久性大幅提高。

國内外有許多關于超高性能混凝土的耐久性研究。德💔國卡塞爾大學的學者在UHPC的研究中發現，超高性能混凝土相比于高性能混凝土，其耐久性能具有顯著提高，這是由于超高性能混凝土的毛細孔結構相對較為密。在法國超高性能混凝土規範《Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concretes》中定義了超高性能混凝土基體的耐久性相關指标包括：(1)孔隙水含量；(2)透氣性；(3)電阻率；(4)Ca(OH)2含量；(5)氯離子擴散系數等。從粉體顆粒緊密堆積的理論出發，将不同⭕細度的物質粉體顆🔴粒進行合理摻配，使亞微觀範圍内的膠❤️凝材料顆粒形成緊密堆積的填充效果👈，可有效降低水泥基體的孔隙率，改善孔結構，對混凝土的各項性能具有改🤟善作用。

黃政宇教授通過矽酸鹽水泥矽灰、高效減水劑，體積含量㊙️為6%短鋼纖維，熱水養護條件下配制出強度超過200Mpa的超高強混凝土。随後國内高校陸續開展配合比、礦物摻合料、養護制度等對其力學性能影響以及微觀結構下UHPC的增韌機理等方面的研究。

由于UHPC的材料價格昂貴，限制了UHPC在實際工程的推廣和應用。有⛱️部✔️分的學者使用天然河砂代替石英砂🐅，更有甚者使用碎石、河砂等材料制備含有粗骨料超高性能混凝土，意在保障優❄️良性能的同時，減少生産成本。

劉斯鳳等結合我國國情，研究天然細骨料和外摻✊料🧑🏾‍🤝‍🧑🏼代替⛷️石英粉和矽灰配制的超高性能混凝土，測🔅試其在不🔱同養護制度下的力學性能發展規律，并在市政井蓋上應用，取得了良好的經濟效益。

丁慶軍等研究表明:在河砂制備的UHPC與石英砂制備的UHPC的抗壓/抗🚶‍♀️折強度均可達140MPa/20MPa以上。河砂的價格較低，可降低UHPC的成本，良好的替🌈代傳統UHPC中的石英砂。

李信等研究加入5-10mm粗骨料、河砂，制備粗骨料超高性能混㊙️凝土，通過引入5～10 mm粒徑的粗骨料，優化鋼纖維體㊙️積摻👨‍❤️‍👨量，減少了早期收縮🍉，制備出了性能優良的含粗骨料超高性能混凝土。

李聰等研究加入粗骨料，發現粗集料的摻入有利于減小UHPC早期自收縮，提高彈性模量和抗壓強度，且🈲當級配合适時對抗拉強度影響很小。初步建議UHPC标準中可🔴适當放寬對粗集料的限制。

3）預應力UHPC軌枕

韓國鐵路研究所(KRRI)研發的UHPC軌枕在首爾舉行的JEC亞洲國際複合材料大會(2025年12月13日至3日)上獲得創新獎。由☔KRRI開發的UHPC軌枕使❗用粗細集料使軌枕可使成本降低💰22%。預應力UHPC軌枕.大😘限度地減少了鐵路軌枕中的鋼筋，預應力筋👣的直徑可以從11毫米減少到9.2mm，用鋼量比普通混凝土軌🔴枕減少了25%以上。此外，UHPC的高耐久性、延性和抗沖擊性能🌐使其壽命比普通混凝土枕木延長🤞五倍。