摘要：高延性混凝土是近年来的新兴热门材料，由于应用时间较短，目前还处于探索总结当中。本文主要介绍了高延性混凝土的材料特性及其在建筑加固中的应用前景，对高延性混凝土在砌体结构和混凝土结构加固中的应用进行了总结归纳，提出了推广过程中遇到的问题，并对未来的发展趋势做出展望。

关键词：高延性混凝土;结构加固;延性;施工工艺

一、引言

高延性混凝土是一种新型的水泥基复合材料，与普通混凝土相比，它具有较高的抗拉性、耐冲击韧性、耐久性和裂缝闭合性等特点，是加固工程中较为理想的修复材料，已在国内外不少实际工程中得到应用并取得了良好效果。本文主要介绍高延性混凝土特点及其在混凝土结构和砌体结构加固中的应用。

二、高延性混凝土的主要特性

高延性混凝土是一个通俗名，学名为“高延性纤维水泥基复合材料”，它泛指由胶凝材料、骨料、外加剂和合成纤维等原材料组成，按一定比例加水搅拌、成型以后，具有高韧性、高抗裂性能的特种混凝土，最早可以追溯到1992年美国密歇根大学Victor Li教授提出的ECC（Engineered Cementitious Composites）理论。在此理论基础上，国内外通过大量的研究实验，不断改进得到了许多不同的制备方案。根据各自配比的不同，国内目前主要有高延性混凝土HDC（High Ductile Concrete）和超高韧性水泥基复合材料UHTCC（Ultrahigh Toughness Cementitious Composite）等不同名称，但总体而言，其均具有类似的材料特性，即较高的抗拉强度和较好的结构延展性，并同时表现出应变硬化现象和细密裂缝开展特性，可归结为同一材料。

根据已有的研究成果，高延性混凝土材料具有以下几个特点：

（一）高韧性

与普通混凝土不同，高延性混凝土胶凝材料均为粒径较小的细骨料（通常为石英砂），且通过添加PVA等纤维增强材料实现了混凝土在受拉时的应变硬化特性，即混凝土达到受拉极限承载力后能够继续保持并发生较大变形，最大极限拉应变可达3%以上，破坏时形成多条细密裂缝，而非如普通混凝土一裂就碎，裂缝集中。

（二）高强性

由于高延性混凝土剔除了粗骨料，通过细骨料紧密堆叠成为致密堆积体，同时纤维材料又增强了骨料间的联结，因此高延性混凝土普遍均具有高强特性，极限压应变可达到0.5%左右，是普通混凝土的2倍。通过调整配合比和掺入纤维，抗压强度可达150MPa以上。

（三）耐久性

高延性混凝土优异的裂缝闭合性能使其在耐久性上具备天然优势，即使在承受较大拉应力形成受力裂缝后，也为细密状态的微裂缝，裂缝宽度一般在0.1mm左右，远低于设计规范要求。另外，根据已有的实验结果，增强纤维的存在使得高延性混凝土在冻融条件下同样具有更为优异的表现。

（四）耐火性

高延性混凝土成分主要为无机矿物，仅添加少量增强纤维（2%以下），虽然PVA、PP等增强纤维本身可燃，但由于掺量较少且分散包裹于无机矿物成分之内，当高延性混凝土在受火时，内部的有机增强纤维将发生分解，从而增大内部气压承受力，在一定程度上可以减少火灾引起的混凝土损伤。因此，高延性混凝土具有较好的耐火性能。

（五）环保性

目前，我国高延性混凝土制备过程中普遍采用了粉煤灰、矿渣等工业废料，在充分利用电力等传统能源行业生产废弃物的同时，优化了材料本身的目标力学特性，取得了绿色经济的双赢效果。

三、高延性混凝土在砌体结构加固中的应用

高延性混凝土与砌体之间具有较好的粘结性能，将其压抹于砌体结构侧面（未配筋时厚度一般为10～25mm），通过材料自身优越的力学性能和延展性，能够加强砌体结构整体作用，同时大幅增强砌体结构的抗压、抗剪承载力，从而提高在日常使用和地震作用下的安全性，是砌体结构加固的理想材料。根据在面层内是否配置钢筋，一般分为高延性混凝土面层加固和配筋高延性混凝土面层加固。

截至目前，高延性混凝土砌体加固技术已经较为成熟，通过产学研结合，完成了从实验研究到工程应用的成果转化。在全国二十多个省市，许多老旧小区改造、仿古建筑加固、文物保护加固以及偏远地区危旧房加固中都已得到了成功应用，并取得了理想的工程效果。

（一）工艺流程

高延性混凝土加固属于面层加固方法，工艺流程一般分为六个步骤：第一个步骤是基层处理铲除抹灰，第二个步骤是凿缝或开槽，第三个步骤是润湿墙体，第四个步骤是拌制高延性混凝土，第五个步骤是高延性混凝土压抹，第六个步骤是面层保湿养护。

（二）工艺特点

（1）施工便利。由于高延性混凝土加固处理构造措施简单，可以直接在砌体表面压抹完成，对于现场施工人员的技术要求较低。另外，传统、简单的施工工艺也更利于保证施工质量、控制施工工期。据统计，与采用传统工艺进行加固的施工项目相比，高延性混凝土面层加固工期仅为其三分之二。

（2）减少损伤。当采用面层加固法时，可利用高延性混凝土与砌体之间较强粘结性能传递剪力，不需要额外钻孔打洞，因此对原结构损伤较小。在施工过程中发现的原有砌体缺陷孔洞也可以直接通过压抹进行填补，起到一定补强作用。

（3）控制自重。高延性混凝土加固的面层厚度较传统钢筋混凝土面层加固法薄很多，最少可以做到10mm，因此在加固施工完成后建筑整体的重量增加十分有限，有时甚至会出现剔除原有抹灰层进行加固之后相比原有建筑重量有所降低的情况，这对于地基薄弱地区的砌体结构加固是一个重要优势。同时，较轻的材料自重也可以尽可能减少因加固材料自重引起的地震作用放大。

（4）可单侧加固。由于高延性混凝土具有很强的延伸性和材料力学强度，因此可以只进行单面加固，这样在处理一些外立面需要保留无法进行加固，或者楼电梯间等双侧加固影响使用宽度的情况时便十分灵活，能够最大限度的保证原有建筑风貌和使用要求。

四、高延性混凝土在其他结构加固中的应用

高延性混凝土作为一种水泥基工程复合材料，在混凝土结构加固中的用途主要可分为面层修补和增大截面补强两类。

在面层修补方面，主要利用高延性混凝土的韧性和耐久性，对既有结构表面的混凝土基层病害进行修复，从而起到控制裂缝、保护内部结构的作用。前期工程实例主要集中在水利水电工程、道路桥梁工程中一些大体积、长距离混凝土结构的病害修复上。近年来，在房屋建筑中也逐渐得到了推广应用，例如楼板保护层剥离修复、梁跨中受力裂缝压抹封闭等。

在增大截面补强方面，高延性混凝土饰演的角色与灌浆料类似，主要起到新增混凝土作用。但是由于其细骨料、高延性的特点，能够适用于更小截面尺寸的增补，通过直接压抹，厚度最小可以达到15mm。

五、高延性混凝土的推广瓶颈

尽管高延性混凝土具备众多优势，且制备技术难度有限，但实际推广依旧存在着一些瓶颈，阻碍了先进技术的传播，总体来看主要有以下几个问题：

（一）规范匮乏。目前仅有个别省份出台了针对高延性混凝土的设计施工规范或配套图集，缺乏国家标准进行统一。

（二）成本较高。由于市场供给量有限，且部分优质添加剂如PVA等尚依赖进口，高延性混凝土的整体价格依旧十分高昂。

（三）专利壁垒。为保证知识产权，部分加固施工技术已申请专利保护，因此在市场推广应用中存在一定影响。

（四）缺少宣传。新材料的研发应用和推广都要经历一个较长的市场接受时间，高延性混凝土也不例外。

六、结语

高延性混凝土是一种新兴的建筑材料，在建筑结构加固中具有广阔的应用前景，目前已在砌体结构、混凝土结构等加固补强中发挥了出色的作用。随着市场的进一步发展和国家标准的陆续出台，高延性混凝土将陆续推广普及，为我国居民建筑安全提供有力保障。

参考文献：

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