本文利用声发射技术对比研究了常温下和其它5种不同温度条件下（见图1）UHPC的抗弯力学行为，并取得如下原创性成果：1）原位监测超低温场-应力场耦合作用下UHPC力学性能演化及微裂纹起裂机制；2）基于延性指数、韧性指数、能量归一化和声信号活跃度实现对-170℃下UHPC延性退化的定量表征；3）探究了高温预处理对UHPC在-170℃下抗弯行为影响机制。研究成果可以为全混凝土液化天然气储罐、极地勘探、深空探月工程等重大工程提供一定的借鉴。

图1不同温度变化路径

结果发现，相较于常温条件下，超低温下UHPC的初裂抗弯强度和峰值抗弯强度显著提高，直接暴露在超低温下UHPC初裂和峰值抗弯强度分别提升99.1%和103.4%，但经过200℃预处理后，UHPC在-170℃下，其初裂和峰值抗弯强度分别提升仅59.3%和41.6%。超低温下，UHPC内部自由水结冰以及钢纤维与基体间的粘结强度提高，但200℃预处理引起UHPC内部自由水含量降低，并在钢纤维周围产生因热不兼容性导致的微裂纹。此外，各温度条件对UHPC的初裂挠度影响比较显著，但对峰值挠度的影响一般（图2）

图2不同温度条件下UHPC抗弯强度和弯曲挠度

线弹性阶段声发射参数与UHPC初裂抗弯强度存在显著的正相关关系，但挠度硬化阶段并未发现声发射参数与UHPC峰值抗弯强度存在相关关系，主要是由于初裂阶段的声信号主要源于基体内部微裂纹萌生与扩展，强度越高，产生的声信号越明显。而挠度硬化阶段，钢纤维活动、新微裂缝萌生与扩展、旧微裂纹积聚成宏观裂纹并扩展均可产生声信号，表现为声信号和抗弯强度无法协同发展。

图3初裂强度和AE参数的关系曲线

超低温下，UHPC表现出明显的温脆效应，具体表现为延性降低，脆性增大，因此本文借助挠度延性指数、韧性延性指数、韧性指数、能量归一化、声信号活跃度等指标（图4）对超低温下UHPC的延性降低特征进行定量表征，研究发现，超低温下UHPC能量释放率显著提高是其延性大幅降低的诱因。

图4 UHPC温脆效应表征参数