UHPC超高性能混凝土，最具创意的水泥基材料

UHPC材料简介 / INTRODUCTION

UHPC（超高性能混凝土）是一种具有超高强度、超强耐久性、孔隙率低、耐侵蚀性强的特殊混凝土，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料。UHPC堪称耐久性最好的工程材料，具有良好的耐磨性、抗爆性，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，因此特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构和薄壁结构，以及高磨蚀、高腐蚀环境。

此外，得益于UHPC优异的材料属性，能够制作大幅规格、超高镂空及超大异形的预制构件及板材，为建筑幕墙装饰行业带来了更多的可能性，近年来UHPC在建筑立面的应用尤为突出。本文主要从建筑幕墙领域着重介绍UHPC的应用。

材料结构及原理 / STRUCTURE & PRINCIPLE

UHPC的设计理论是最大堆积密度理论，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，即毫米级骨料颗粒堆积的间隙由微米级的水泥、粉煤灰、矿粉颗粒填充，微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级硅灰颗粒填充。

UHPC与普通混凝土或高性能混凝土不同，水泥用量较大，水胶比很低，使用超细的粉末颗粒、钢纤维或复合有机纤维，配比高效减水剂，通过充分的搅拌以此来有效减少骨料之间的缝隙，提高材料的密实度。

超细的纤维、硅灰、矿粉等活性矿物粉在化学意义上可以使材料之间的融合度更高，将内部缺陷降到最低。并在高温高压的环境下经过长时间的养护让混凝土在微观结构上达到最优。而随着超高效减水剂配制技术的进步，这种材料已具备了普通混凝土的施工性能，可以常温养护，实现自密实，具备广泛应用的条件。

材料性能及特征 / PERFORMANCE

▧ 超高强度

UHPC一种无配筋的新型绿色结构建筑材料,其抗压强度是普通混凝土的6倍，抗折强度是普通混凝土的10倍。法国土木工程协会土木结构设计管理局发布第一个关于UHPC的建议规范，设定UHPC的最小抗压强度为150 MPa，但国内外对其抗压强度下限并没有达成统一，经过近十年间UHPC的应用发现，其最具竞争力的抗压强度实际是120~150MPa，当超过150MPa后，造价提升较多同时又没有足够多的应用场景，所以120MPa的抗压强度是业内较为认同的一个临界值。

▧ 超强创意性

水泥基材料与金属纤维或有机纤维的结合实现了抗压强度和抗折强度的有机平衡。其性能卓越，轻质结构，无需另加钢筋等支撑，能够实现更薄界面及更长跨距，更具创新性，可以预制超大异形板块和超高镂空面板，且能精确复制模具的表面和几何图案，在图形、质感和外形上具有超强的塑造能力和无限的可能性。

▧ 超高耐久性

UHPC通过提高组织成分的细度与活性，使材料内部的孔隙与微裂缝减到最少，从而获得超高耐久性。在冻融循环、硫铝酸盐侵蚀、弱酸侵蚀和碳化等恶劣环境下，能够抵抗各种有害气、液体物质渗透到基体内部，极具耐腐蚀性。

UHPC应用分类 / PRODUCT CATEGORIES

▧ 桥梁建造

UHPC主要是在大跨径桥梁、抗爆结构和薄壁结构方面应用，近年来，在建筑外装饰、建筑外围护结构等方面也得到了创新性的应用。作为过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，最早将UHPC付诸实际的是桥梁结构工程。在桥梁工程中主要用于制作梁、桥板、桥墩还有预制桥板系统所采用的接缝填充。

△ UHPC桥梁结构与立面装饰

▧ 结构加固

维修、加固混凝土结构是UHPC较早的应用，形成普通混凝土结构与UHPC外层的复合结构，使普通混凝土结构容易受机械荷载与环境荷载（冻融、氯盐、硫酸盐等）损伤的部位，得到高强度、高耐久、低渗透的UHPC层保护，可以大幅度延长结构的使用寿命。

▧ 大跨度屋顶

UHPC打破传统混凝土建造复杂结构的限制，使施工变得更简单。它所提供的预制超高性能纤维性混凝土屋顶解决方案能够让建筑师发挥无限的创意。UHPC通过金属纤维增强，具有钢结构的力学性能，并且完全无需或显著减少加固需求，可以用于制造细长美观的长跨度屋顶造型。

△ UHPC大跨度屋顶面板/构件

▧ 建筑外装饰

UHPC外立面融创造力、科技与艺术性于一体，使建筑师能够自由探索无限的可能性。从定制的预制外立面到标准面板，UHPC不仅提供先进、耐用的保护，同时也赋予建筑迷人的外观。

▧ 建筑外围护结构

超薄的UHPC面板可以作为用途广泛的建筑外围护结构，是抵御日晒、保温隔热或具有耐冲击性的第二层建筑“皮肤”。且能精确复制模具的表面和几何图案，具有超强的塑造能力和无限的可能性。

△ 旋转楼梯预制构件

▧ 轻巧美观的结构构件

UHPC制造的建筑结构、功能或装饰构件，轻巧美观，坚固耐久，彻底改变了混凝土构件“粗、厚、笨、重”的面貌。例如建筑的阳台、楼梯、遮阳屏等构件，既坚固耐久又轻薄美观，深受建筑设计师的喜爱。

施工及安装 / CONSTRUCTION&INSTALLATION

应用在建筑立面的UHPC装饰挂板，在工厂内预制成型，浇筑、预埋等都在厂内完成，现场无需二次焊接、钻孔等，常规采用干挂式幕墙的方式进行安装。UHPC自身优异的力学性能决定了它在安全性方面的优势，而且浇筑时预埋套筒的连接方式，让UHPC与背栓一体成型，整体性、安全性更高。亦可根据项目设计的特点与实际情况，采用特殊的安装方式。

经典应用案例 / CLASSIC PROJECT