一种为绿色建筑而生的“黑科技混凝土”——UHPC

文章来源：柯雄

部分图片来源于网络

 1．什么是UHPC 

UHPC（Ultra-high Performance Concrete)最早是由丹麦Bache教授在20世纪70年代展开研究的，当时的研究是以大掺量的钢纤维并保留普通配筋。从90年开始，法国Bouygues公司在Pierre Richard的领导下开始研究RPC，之后由拉法基研发中心与之合作进行了优化并于90年代末开始商业化。

UHPC是一种具有超强力学性能，高韧性，超高耐久性，和优良浇筑及成型性能的水泥基混凝土材料。 UHPC通过选用高活性的微细材料，采用最紧密堆积和纤维增强技术配制而成。 UHPC的各项性能指标均大幅度优于普通混凝土，高性能混凝土UHPC和GRC （Glass-Fiber Reinforced Concrete） 。

在建筑及桥梁结构，建筑外立面装饰，建筑修补加固等方面有着广阔的应用前景。 UHPC的超高性能使其在结构，装饰等各方面的应用较其他混凝土材料更加节约材料用量，并能够减轻建筑物或构件自重，从而减少二氧化碳排放，而优异的耐久性能够减少建筑物和构件的维护返修，在建筑物的全生命周期实现更加绿色和节能的建筑和构件。

 2.UHPC结构和构件的应用分类 

根据用途和主要目的，UHPC应用通常划分为结构性（Structural）和装饰性(Architectural)两大类，结构性UHPC是承担除自重，风荷载，地震力以外其他荷载的UHPC结构或构件，典型应用如预制梁，现浇钢箱梁桥面铺装层，湿接缝等。

装饰性UHPC是不承担除自重，风荷载，地震力以外其他荷载的UHPC结构或构件，并对装饰功能包括表观质量，颜色，均匀性等有较高要求，典型应用如UHPC建筑幕墙板，UHPC遮阳板，UHPC装饰景观构件等。

 

在某些情况下，UHPC结构或构件需要同时承担结构性荷载并实现较高的建筑装饰效果，这类应用既需要满足较高的力学性能，进行详细的结构受力分析和计算，满足结构上的安全性和可行性，同时还要求建筑设计与结构设计的充分融合及相互适应，对构件制作过程中的模具制作，浇筑，养护工艺都有较高的要求，以确保满足建筑装饰效果。 这类应用可以称之为UHPC装饰与结构一体化应用。

 3.装饰与结构一体化UHPC的应用价值

场景及关键成功因素 

UHPC结构与装饰一体化主要应用场景为对建筑造型和表观质量要求较高的纤薄轻巧结构或构件，现阶段主要包括：桥梁、屋面、阳台和楼梯等，未来可望拓展至更多的应用领域。

 

UHPC结构与装饰一体化实施关键在于业主，建筑师，结构工程师，预制构件厂，安装单位，UHPC材料提供商各方的充分讨论和沟通，反复推敲和逐步完善方案，即能符合建筑师对造型及表观质量的要求，又能够保证结构安全性，同时在构件制作和安装效率及成本方面得到有效控制。

 4.装饰与结构一体化UHPC的应用

面临的挑战及前景 

UHPC作为新兴的水泥基材料，在结构工程和幕墙装饰领域的应用正在逐步扩展，而结构和装饰一体化应用更是对其性能的充分挖掘和利用，UHPC结构和装饰一体化在实施过程中将会遇到的挑战包括：

 

a. 业主、建筑师，结构工程师对UHPC性能的认识和理解；

b. UHPC结构计算规程；

c. UHPC对建筑全生命周期能耗及成本的影响的认识；

d. 养护方法对结构和装饰一体化构件的影响研究；

e. 钢纤维点蚀对表观效果的影响；

 

随着建筑师和结构工程师对其性能的了解和认识，更多项目案例的实施，在不断总结经验和完善结构计算，模具和浇筑养护工艺的前提下，UHPC结构和装饰一体化应用一定会有良好的发展前景。

- 法国马赛La Marseillaise办公大楼 -

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法国马赛,被公认为历史上最伟大的设计师都来此寻找灵感的圣地。

它的立面是由UPHC(超高性能混凝土) 的遮阳结构组成,并且UHPC标准挂板具有多种颜色，可根据需要定制所需的特殊颜色。

当然超高性能混凝土的特点，对于其施工也带来了前所未有的便捷，因为不仅是可以做到超级的轻薄穿孔率和重量。作为装饰表皮的同时，自己作为自重结构也是完全没有问题的。

- 欧洲及地中海文明博物馆 -

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项目最外部的表皮是由自承重的UHPC构件以镂空板形式制成，3种不同类型的板块组合成不断变化的形式。

连接圣让堡和博物馆的人行桥由25块预制板组合而成，每个单元长4.6米，预制板厚度4厘米，总长115米（加回路为135米）。建筑误差在0.3毫米到0.4毫米之间。

仔细观察，就会发现，UHPC的特征就是让建筑的表皮立面可以做到如此高的穿孔率以及甚至是任意图案。而要采用传统的材料，不管是木材还是金属还是其他制品都是难以做到的。

至于为什么，当然就是得意于他的真正超高性能！

预制人行桥应用

  

预制楼梯应用

 

预制阳台应用

 

预制屋面应用

 

预制镂空板应用

【装配式建筑e小时】

——UHPC装饰与结构一体化应用

12月10日下午14:00-15:30

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