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立面新材料：专为建筑而生的——超高性能混凝土！

发布于：2022-06-29 09:16:29 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

今天要介绍的是 超高性能混凝土 ，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，UH(Ultra-High)是指最高量级；P(Performance)是指性能、功效；C(Concrete)是指混凝土。

是一种创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越。

UHPC通过提高组份的细度和活性，使材料内部的孔隙与微裂缝减少，使产品具备“高强度”、“高韧性”、“高稳定性”和“低渗透性”，表面处理后，尚具备优秀的“自洁性”。根据其可塑性、韧性的特点，可任意制作成双曲面，多曲面、镂空的效果。

有人称它为“专为建筑而生”！

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超高性能混凝土特性

Performance

UHPC之所以在建筑界有如此高的地位，得益于它本身的特征：

① 塑造能力超强 ，可以精确复制模具的表面和几何图案；

② 超健康 ，以天然矿物为基础的原材料带来环保和生态友好的环境；

③ 超高的强度 ，比石材，普通的混凝土预制件，多数陶板更轻更薄；

示意图

④ 超高的跨度和重量比 ，从而减少了与主体的连接点数量和简化或取消背负钢架，节约安装成本和五金连接件成本；

⑤ 加工性能好 ，包括切割，钻孔，表面效果加工和胶黏。

⑥ UHPC的高密实性与良好的工作性能 ，使其与模板相接触的表面具有很高的光洁度，外界的有害介质很难侵入到UHPC中去，而UHPC中的着色剂等组分也不易向外析出，利用这一特点可把UHPC用作建筑物的外装饰材料。

除此之外“超高性能混凝土”还包含两个方面‘超高’—— 超高的耐久性 和 超高的力学性能 ，详见下表：

来源：超高性能混凝土百度百科

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产品工艺及类型

Technic | Category

UHPC与普通混凝土或高性能混凝土不同的方面包括：不使用粗骨料，必须使用硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)，水泥用量较大，水胶比很低。

来源：超高性能混凝土百度百科?

UHPC可根据不同项目需求，高度定制化▼▼

一般来说，UHPC如果想达到比较高的强度，便需要一定的高温高压热养护作为必要条件，另一方面钢纤维在搅拌过程中容易结团，需要大型的专业搅拌设备。而这些对于现场浇筑的施工条件来说基本很难达到。这也就导致了UHPC大多是需要在工厂提前制备完成的预制件。

中海左岸澜庭项目的UHPC预制构件图源：上海天华

安装示意图

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造价

Price

就价格而言，按每平方米计价，构件价格高低不同，浮动很大。

不同品牌材料价格也不同，各个地方安装价格不同，单位平方里面包含主材料费、表面保护剂费用、运输费，安装人工费，管理费、利润、税费，其中重要的也要看所需要的技术指标性能需求。

一般来说UHPC构件都是定做的，所需要达到的指标不同、工艺配方中所需材料不一样，价格不一样的，另外所需要的量的大小不一样价格也不一样的。

价格大概在 1000-3000元/㎡ 不等。（仅供参考）

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应用案例

Application

① 建筑外立面

法国马赛La Marseillaise大楼高135米，31个楼层包含了35000平方米的办公空间。立面由3850个独立的UHPFRC（超高性能纤维增强混凝土）遮阳结构组成，共使用了16000平方米的玻璃板。

?Stéphane ABOUDARAM | WE ARE CONTENT(S)

?Michèle Clave

MaoHaus是位于北京市中心的板桥胡同16号的一个文化创意空间，它被称为是一座非静止的建筑，因为它的墙面会“流动”。

? 夏至

立面的结构利用6块超高性能混凝土面板拼接制成，最高板幅尺寸达到7米，且无需任何辅助结构支撑。

日景夜景对比

每个面板作为一个单元体，由大型数控塑造的模具生产，通过数字生成的流体动力学算法产生的计算，有效地将结构的荷载传到地基上。

在新的材料创新中，推动了从看似传统建筑材料中所能达到的极限，同时具备了历史符号的衍生、基地文脉的表达。

这样一座小小的建筑，却蕴藏了如此之多的思想，可以说是小建筑、大智慧的典型代表。

? 夏至

温州的1.8公里滨水整体规划，建筑的造型与立面的语言来自于进一步利用流体动力学，该语言是建筑环境的形式和处理方法的来源。

多个建筑的镂空表皮是由高强纤维混凝土（UHPC）预制而成，由精准的几何造型数控呈现，突破水泥的特质，把硬度的材料做出柔软与自然水流的特性。

? 大丑-空间摄影

深圳罗湖区的原金威啤酒厂区列入工业遗产更新项目—— 悦·艺术馆，建筑师完成了对“遗产”和“立面”的再解读。

? 存在建筑

整个项目以UHPC板和高反射镀膜玻璃作为主材料，在首层部分，得益于高反射镀膜弧形玻璃上扭曲形变的罐体反射图像，人们游走于建筑与罐体之间时的体验呈现出前所未有的戏剧性和极强的场所参与感。

? 存在建筑

二层以上，建筑师以UHPC镂空板作为二次立面，为室内空间望向罐体的视线增添一层触媒，令观看的动作更丰富且更具生趣。

? 存在建筑

江苏省南通市海门云谷农展馆（gad作品）建筑形体简洁，表皮轻盈，底部是纯净玻璃体，外表皮则选取具有极高强度和耐久性的UHPC材料。

?摄影：建筑译者·姚力

▲ 表皮分析

这种低孔隙率的材料质地温润如玉，更能凸显建筑本身的形体和线条，远看棱角分明，近看柔和朦胧，隐约的通透感模糊了建筑与环境的边界。其与底部玻璃幕墙形成上实下虚的视觉反差，生动诠释了围合与联接、封闭与通透的关系。

中海·左岸澜庭，上海天华设计，向“曲线之父”尼迈耶致敬，提取律动的水波纹元素，将长江的底蕴和城南河的灵动植入概念中。

▲正立面 ?是然建筑摄影

中海·左岸澜庭主立面 ?个人摄影师王骁

飘檐细节变化 ?是然建筑摄影

为达到U型柱廊更好的设计效果，具有超高强度、超低吸水率、超强耐久性和耐腐蚀性能的UHPC（超高性能混凝土）成为更好的选择。建筑师走访考察了多个采用UHPC材料建成的项目，比对多个材料公司的材料样板。工艺上U型体块一次脱模，在无缝流转中，凸显现代建筑韵致，带给人震撼的视觉享受。

走访考察梅溪湖文化艺术中心及南京青奥中心

在设计及施工阶段，各专业设计团队与业主、施工团队密切配合，建造过程中通过搭建真实比例的样板墙来测试不同材料及尺度的立面效果。UHPC施工：南京倍立达

▲样板墙

在理性设计的控制下，看似复杂的建造过程相当井井有条。建筑师与施工部门密切配合，不断优化施工效果，使以往脱节的设计流程紧密联系在一起，致力共同打造一件完美的艺术品。

凯尼特拉火车站外立面由摩洛哥建筑师 Omar Kobbité设计，采用纤维增强 UHPC材料从而增强了项目的创新感和活力。

?Achraf Ben Haida

该建筑的立面面积为 6,225 平方米，由大约 4,175 块UHPC面板组成，呈三角形，两侧均为白色。这些单片面板宽 1.37 m，高 1.18 m，厚度介于 1.5 cm（高度）和 2 cm 之间（为了在地面上提供更大的阻力），由平面、外表面和垂直返回组成，允许安装插件和附件，以便将混凝土面板连接到建筑物的金属结构上。一旦安装了外墙面板，所有木材和玻璃部件都在现场组装。

?Courtesy of BEARCH

开放于2019年的卡塔尔博物馆，以“沙漠玫瑰”这一独特的自然意向为设计灵感，垂直结构起主要的承重结构，支撑起一片交错的圆盘，未来感十足。

? Iwan Baan

建筑师让·努维尔利用UHPC超强的力学性能，将悬挑夸张的圆盘作为热带沙漠环境主要的遮阳系统，创造了融合建筑、室外、感官一体化的独特体验。

? Iwan Baan

② 桥梁

UHPC堪称耐久性好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。因此，UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构(军事工程、银行金库等)和薄壁结构，以及用在高磨蚀、高腐蚀环境。

目前，UHPC已经在一些实际工程中应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁(实例见表3)、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳，等等。可以预计，还会有越来越多的应用。

最早将UHPC付诸实用的是桥梁，1997年加拿大魁北克省建成了第一座UHPC桥——Sherbrooke桥，跨度为66米。

来源：超高性能混凝土百度百科

再比如萨拉戈萨桥亦称蓬桥馆位于西班牙萨拉戈萨，横跨埃布罗河，该桥是西班牙唯一具有室内空间需求的桥梁。

建筑结构主体为通体白色的UHPC，外形酷似一株剑兰构连两岸，萨拉戈萨桥的曲线外观长270米，横跨埃布罗河跨度达185米，顶部的鳞片由金属板重叠而成，在2008年世界博览会结束之后，这座桥梁作为永久建筑被保留，并在萨拉戈萨北岸地区的重建工作中，起到重要的作用。

D?etovice河畔的桥梁，桥梁的双曲几何结构有着10米的跨度和0.4米的弧度，桥梁利用UHPC以极其简约的轻量结构，突破了传统桥梁的局限性，具有迷人的科技感的同事，又仿佛源自于神话传说，将我们带往未知的隐秘角落。

D?etovice河畔的桥梁，捷克 ? Jakub Skokan 和 Martin T?ma / BoysPlayNice

③ 室内楼梯

UHPC的力学性能远远超越了普通混凝土，其超高的抗压抗弯强度及韧性，在承受相同荷载的情况下，所需的材料用量减少而使得构件重量减轻，设计师能够加大成型构件的尺寸跨度，设计出超大及纤巧的结构构件，以获得更具创意的美学表达。

旋转楼梯和悬浮楼梯就是很好的应用表现。

BEAUTIFUL FIVE STORIES STAIRCASE IN MALM?

位于瑞典马尔默办公大楼内的螺旋楼梯，有由五段UHPC预制构件组成，每段四到五米的高度方便组合安装，亦突显螺旋的流线美感，扎哈·哈迪德画廊展厅的悬浮楼梯，每个悬挂的台阶都以优雅的曲线围抱，洁白的UHPC材质轻盈通透，台阶之间的裂缝透出美丽的光线，更增添了几分神圣感。

FLOATING STAIRCASE, ZAHA HADID GALLERY SPACE

④ 家具

UHPC具有很好的自流平行性能，能够自由的填充复杂形状和肌理的模具。

采用UHPC材料的座椅

⑤ 景观

contruqta 公园长椅的设计理念的灵感来源于一个基本的建筑元素——桁架梁。工程之美变成了景观建筑，具有明确的倾斜和直角边的对称玩法，为这个原本简单的长方体增添了独特的特征。集成在底部的小腿略微抬起整个块，消除了表面造成的任何可能的不平整。两米多长的长凳可以分开放置，也可以分两三块摆放，也可以排成一排。