什么是UHPC？

2023-07-15 17:39 作者:武漢來道建材科技 0人讀過 | 我要投稿

UHPC（超高性能混凝土）是一種具有超高強度、超強耐久性、孔隙率低、耐侵蝕性強的特殊混凝土，是過去三十年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料。

UHPC堪稱耐久性最好的工程材料，具有良好的耐磨性、抗爆性，適當(dāng)配筋的UHPC力學(xué)性能接近鋼結(jié)構(gòu)，因此特別適合用于大跨徑橋梁、抗爆結(jié)構(gòu)和薄壁結(jié)構(gòu)，以及高磨蝕、高腐蝕環(huán)境。

此外，得益于UHPC優(yōu)異的材料屬性，能夠制作大幅規(guī)格、超高鏤空及超大異形的預(yù)制構(gòu)件及板材，為建筑裝飾行業(yè)帶來了更多的可能性，近年來UHPC在建筑立面的應(yīng)用尤為突出。

UHPC的設(shè)計理論是最大堆積密度理論，其組成材料不同粒徑顆粒以最佳比例形成最緊密堆積，即毫米級骨料顆粒堆積的間隙由微米級的水泥、粉煤灰、礦粉顆粒填充，微米級顆粒堆積的間隙由亞微米級硅灰顆粒填充。

UHPC與普通混凝土或高性能混凝土不同，水泥用量較大，水膠比很低，使用超細的粉末顆粒、鋼纖維或復(fù)合有機纖維，配比高效減水劑，通過充分的攪拌以此來有效減少骨料之間的縫隙，提高材料的密實度。

超細的纖維、硅灰、礦粉等活性礦物粉在化學(xué)意義上可以使材料之間的融合度更高，將內(nèi)部缺陷降到最低。并在高溫高壓的環(huán)境下經(jīng)過長時間的養(yǎng)護讓混凝土在微觀結(jié)構(gòu)上達到最優(yōu)。而隨著超高效減水劑配制技術(shù)的進步，這種材料已具備了普通混凝土的施工性能，可以常溫養(yǎng)護，實現(xiàn)自密實，具備廣泛應(yīng)用的條件。

UHPC的材料性能以“三高”著稱：即強度高、耐久性高、創(chuàng)意性高。

UHPC一種無配筋的新型綠色結(jié)構(gòu)建筑材料,其抗壓強度是普通混凝土的6倍，抗折強度是普通混凝土的10倍。

法國土木工程協(xié)會土木結(jié)構(gòu)設(shè)計管理局發(fā)布第一個關(guān)于UHPC的建議規(guī)范，設(shè)定UHPC的最小抗壓強度為150 MPa，但國內(nèi)外對其抗壓強度下限并沒有達成統(tǒng)一，經(jīng)過近十年間UHPC的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，其最具競爭力的抗壓強度實際是120~150MPa，當(dāng)超過150MPa后，造價提升較多同時又沒有足夠多的應(yīng)用場景，所以120MPa的抗壓強度是業(yè)內(nèi)較為認同的一個臨界值。

水泥基材料與金屬纖維或有機纖維的結(jié)合實現(xiàn)了抗壓強度和抗折強度的有機平衡。其性能卓越，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，無需另加鋼筋等支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)更薄界面及更長跨距，更具創(chuàng)新性，可以預(yù)制超大異形板塊和超高鏤空面板，且能精確復(fù)制模具的表面和幾何圖案，在圖形、質(zhì)感和外形上具有超強的塑造能力和無限的可能性。

UHPC通過提高組織成分的細度與活性，使材料內(nèi)部的孔隙與微裂縫減到最少，從而獲得超高耐久性。在凍融循環(huán)、硫鋁酸鹽侵蝕、弱酸侵蝕和碳化等惡劣環(huán)境下，能夠抵抗各種有害氣、液體物質(zhì)滲透到基體內(nèi)部，極具耐腐蝕性。

UHPC主要是在大跨徑橋梁、抗爆結(jié)構(gòu)和薄壁結(jié)構(gòu)方面應(yīng)用，近年來，在建筑外裝飾、建筑外圍護結(jié)構(gòu)等方面也得到了創(chuàng)新性的應(yīng)用。

作為過去三十年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料，最早將UHPC付諸實際的是橋梁結(jié)構(gòu)工程。在橋梁工程中主要用于制作梁、橋板、橋墩還有預(yù)制橋板系統(tǒng)所采用的接縫填充。

維修、加固混凝土結(jié)構(gòu)是UHPC較早的應(yīng)用，形成普通混凝土結(jié)構(gòu)與UHPC外層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使普通混凝土結(jié)構(gòu)容易受機械荷載與環(huán)境荷載（凍融、氯鹽、硫酸鹽等）損傷的部位，得到高強度、高耐久、低滲透的UHPC層保護，可以大幅度延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。

UHPC打破傳統(tǒng)混凝土建造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的限制，使施工變得更簡單。它所提供的預(yù)制超高性能纖維性混凝土屋頂解決方案能夠讓建筑師發(fā)揮無限的創(chuàng)意。UHPC通過金屬纖維增強，具有鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，并且完全無需或顯著減少加固需求，可以用于制造細長美觀的長跨度屋頂造型。