UHPC是什么？

UHPC中的UH是短語(ULTra-High)的縮寫，是指***高量級。

Performance的單詞是指性能和功效。

C指混凝土(Concrete)

UHPC是指超高性能混凝土(Ultra-Highperformanceconcrete)

▲普通混凝土。

▲UHPC

UHPC有多強(qiáng)。

由于UHPC是一種超高性能混凝土，其性能能能達(dá)到多高？就混凝土的主要抗壓性能而言，普通混凝土的抗壓強(qiáng)度幾乎為15mpa-30mpa（每平方米20-30噸），而我們?nèi)粘Ｉ钪杏捕雀叩纳F的抗壓強(qiáng)度一般為200mpa（每平方米200噸）。據(jù)說UHPC的抗壓強(qiáng)度***高，但可達(dá)810mpa（每平方米810噸）。

)?？梢哉f，普通混凝土在UHPC面前是五渣。

齊天大圣孫悟空的如意金箍棒變化無窮，有通天徹地的能力。換成如意金箍棒，不多達(dá)13500公斤(約6.75噸)。在***高強(qiáng)度的UHPC上放一百根定海針很容易。

超高混凝土(UHPC)的高不僅僅是單一的抗壓能力。

UHPC的“三高”

超高性能混凝土以三高為主，強(qiáng)度高，耐久性高，工作性高。

『強(qiáng)度高』

上面提到UHPC的***高抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到810mpa，因?yàn)槊總€**的工藝水平差異很大，UHPC的***低抗壓要求也可以達(dá)到150mpa以上，抗剪力可以達(dá)到25mpa以上，隔熱性高，防水性高，質(zhì)地細(xì)膩，基本上可以隔離所有有害介質(zhì)?？梢哉f是擎天白玉柱，海紫金梁，獨(dú)立扛著一天。

▲中海左岸蘭庭，建筑設(shè)計(jì):上海天華，UHPC建設(shè):南京倍立達(dá)王驍，是建筑攝影。

耐久性高

傳統(tǒng)混凝土是不可避免的，它們有很多間隙。在高溫或低溫、連續(xù)雨或陽光明媚的情況下，間隙將進(jìn)一步擴(kuò)大使用壽命低，UHPC本身基本上沒有間隙。即使受外力影響，UHPC也具有神奇的自愈能力。

UHPC***早用于橋梁施工，以減輕結(jié)構(gòu)的重量，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性。使用壽命可達(dá)100年以上。

▲etovice河畔的橋梁，捷克。

▲Sunyudofootbridge。

工作性高

與傳統(tǒng)混凝土的厚、笨、厚、重不同，UHPC憑借其強(qiáng)大的物理特性，可以極其輕量化結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)烈的視覺美感。憑借其**的性能，設(shè)計(jì)師可以**實(shí)現(xiàn)無拘無束的想象力。

UHPC密度大，表面光潔度高，質(zhì)地細(xì)膩，溫潤如玉。普通混凝土在UHPC面前**是一個粗糙的人。不僅如此，超低的孔隙率也使UHPC不易被污染，易于清潔和維護(hù)。

▲Uluru混凝土模塊座椅/Shirostudio。

為什么UHPC如此強(qiáng)大。

傳統(tǒng)混凝土一般由水泥、摻合料、砂、水等成分按一定比例制備。經(jīng)過一定的攪拌和維護(hù)，形成了以骨料（砂）和水泥漿為主的水泥基復(fù)合材料。然而，傳統(tǒng)混凝土的骨料和水泥漿在物理和力學(xué)性能上存在很大差異，主要受以下三個方面的限制：

首先，水泥漿在高溫或低溫?zé)崦浝淇s中含水，骨料與水泥漿之間自然會產(chǎn)生縫隙。

第二，以砂為主的骨料硬度不高，體積大。在外力的使用下，間隙會進(jìn)一步擴(kuò)大。一般來說，骨料體積越大，裂縫越大。

第三，傳統(tǒng)混凝土攪拌過程粗糙，支撐骨料在水泥漿中分布不均勻，孔隙率較高，大大降低了混凝土的抗壓能力。

▲混凝土配料及混凝土澆筑。

傳統(tǒng)混凝土脆性大，抗壓能力差，耐久性低?？箟耗芰H為20mpa-30mpa。

提高混凝土性能主要從以下三點(diǎn)入手:

1.盡量減少混凝土中的水分含量。

2.尋找體積較小、硬度較高的物質(zhì)作為骨料。

3.降低孔隙率，使骨料、介質(zhì)等分支更加均勻。

減水劑降低水分含量

超細(xì)粉末提高密度

20世紀(jì)70年代，丹麥人通過在混凝土中添加減水劑和超細(xì)粉末，大大提高了混凝土的強(qiáng)度。減水劑大大降低了混凝土中的水分含量。將超細(xì)粉末作為摻合料添加到混凝土成分中，通過充分?jǐn)嚢瑁?*減少骨料之間的間隙，***大限度地降低混合空氣的質(zhì)量，提高材料的密度。

通過上述方法處理的混凝土稱為HPC（高強(qiáng)度混凝土）。理論上，HPC的抗壓能力可達(dá)到120MPA（每平方米120噸）。

鋼纖維增強(qiáng)

活性粉末提高融合度

20世紀(jì)90年代左右，人們將硅灰、礦物粉末等活性礦物粉末作為混凝土的混合物，用超細(xì)鋼纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粗骨料，并將超細(xì)活性粉末混合，以***大限度地減少材料的內(nèi)部缺陷。鋼纖維強(qiáng)度較高，體積較小，硅灰、礦物粉末等活性礦物粉末可使材料在化學(xué)意義上的融合更高，經(jīng)過長時間的高溫高壓維護(hù)，混凝土在微觀結(jié)構(gòu)上達(dá)到***佳水平。即使材料在活性礦物粉末的作用下有細(xì)微的裂縫，它也可以緩慢地自愈。

▲混凝土超細(xì)鋼纖維。

高壓成型

高溫養(yǎng)護(hù)

由于活性礦物粉末在整個過程中起著主導(dǎo)作用，此時的混凝土被稱為RPC(ReactivePoederconcrete)活性粉末混凝土。這種混凝土已經(jīng)能夠具有超高的物理性能，開始被稱為UHPC。

一般來說，RPC（活性粉末混凝土）可根據(jù)不同的維護(hù)條件分為兩個等級。在20℃-90℃的情況下，RPC的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到200MPA（每平方米200噸）左右。這種混凝土被稱為PRC200。如果RPC在高壓成型后（UHPC在高壓下的孔隙率較低）在250℃-400℃的條件下進(jìn)行維護(hù)，RPC的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到500MPA-800MPA，這種混凝土稱為PRC800。

各國的工藝生產(chǎn)水平和科技差異很大，UHPC的評價標(biāo)準(zhǔn)也差異很大。一般來說，抗壓強(qiáng)度超過150MPA的混凝土可以稱為超高性能混凝土(UHPC)。

▲白塔寺雜院預(yù)制模塊設(shè)計(jì)，北京/度態(tài)建筑攝影:孫海霆。

UHPC相對局限性

一般來說，如果UHPC想要達(dá)到相對較高的強(qiáng)度，它需要一定的高溫、高壓和熱維護(hù)作為必要條件。另一方面，鋼纖維在攪拌過程中容易形成，需要大型專業(yè)的攪拌設(shè)備。這些基本上很難滿足現(xiàn)場澆筑的施工條件。這導(dǎo)致UHPC主要是需要在工廠提前準(zhǔn)備的預(yù)制件。

▲UHPC預(yù)制構(gòu)件(圖片來源:上海天華)中海左岸蘭庭項(xiàng)目

UHPC應(yīng)用案例。

卡塔爾**博物館

卡塔爾博物館于2019年開放，靈感來自獨(dú)特的自然意圖沙漠玫瑰，垂直結(jié)構(gòu)建立了主要的承重結(jié)構(gòu)，支撐了一個交錯的圓盤，充滿了未來感。建筑師要求努維爾利用UHPC的強(qiáng)大力學(xué)性能，將夸張的圓盤作為熱帶沙漠環(huán)境的主要遮陽系統(tǒng)，創(chuàng)造了建筑、戶外和感官整合的獨(dú)特體驗(yàn)。