在建筑結構中,UHPC 超高性能混凝土可用于建造大跨度、超高建筑的關鍵構件。例如,采用 UHPC 制作的梁、柱等構件,由于其**度特性,能夠在減輕自身重量的同時,承受更大的荷載,從而減少結構的材料用量和基礎規模,降低建筑成本。在高層建筑中,使用 UHPC 制作的**筒、剪力墻等構件,能夠提高建筑的抗震性能和抗風性能,增強建筑的安全性 。同時,UHPC 還可用于制作建筑裝飾構件,如外墻掛板、雕塑等。其優異的耐久性和美觀性,能夠使建筑外觀在長時間內保持嶄新狀態,且可以通過模具塑造出各種復雜的造型,滿足建筑設計師多樣化的設計需求,提升建筑的藝術價值。材料科學突破領導工程建設新紀元。上海選擇UHPC超高性能混凝土裝配式防火墻結構形式
在建筑行業 “輕量化、大跨度” 的發展趨勢下,UHPC 超高性能混凝土的輕量化優勢愈發凸顯。傳統大跨度結構如大跨度橋梁、體育館屋蓋,往往需要厚重的混凝土構件來滿足強度需求,不僅增加了結構自重,還提高了支座、基礎的設計難度與成本;而 UHPC 憑借超度,可在保證結構安全的前提下,大幅減小構件截面尺寸 —— 例如,同等跨度的橋梁面板,采用 UHPC 制作的厚度為傳統混凝土的 1/2-2/3,重量減輕 40%-50%。這種輕量化特性帶來多重優勢:一方面,降低結構自重,減少基礎荷載,可簡化基礎設計,降低工程整體造價;另一方面,減小構件尺寸能增加建筑內部使用空間,提升建筑設計的靈活性,尤其適合體育館、會展中心等大空間建筑;此外,輕量化構件還能降低運輸與吊裝難度,加快施工進度,減少施工成本。目前,中構的 UHPC 已應用于多個大跨度場館項目,如某省體育中心的屋蓋結構,通過使用 UHPC,不僅實現了 120 米的大跨度設計,還比傳統方案節省造價 15%。重慶防水UHPC超高性能混凝土裝配式防火圍墻在鹽霧腐蝕環境中,UHPC結構壽命可達普通混凝土10倍以上。
與傳統混凝土的脆性不同,UHPC 超高性能混凝土具備良好的韌性。這主要得益于其內部均勻分布的短纖維(如鋼纖維、有機纖維等) 。這些纖維在混凝土內部形成了一個三維的增強網絡,當混凝土受到外力作用產生微裂縫時,纖維能夠橋接裂縫兩側,阻止裂縫的進一步擴展,從而提高混凝土的韌性和抗裂性能。在承受沖擊荷載或地震作用時,UHPC 結構能夠吸收更多的能量,減少結構的破壞程度,保障結構的安全性和完整性。
UHPC 超高性能混凝土具有良好的流動性和自密實性。
密度和自重的差異直接影響結構設計。普通混凝土的密度約 2400-2500kg/m3,因需較大截面承受荷載,構件自重較大。而 UHPC 的密度雖略高(約 2500-2600kg/m3),但憑借超度,構件截面可大幅減薄。以橋梁橋面板為例,普通混凝土橋面板厚度需 25-30cm,而 UHPC 橋面板厚度 10-15cm,單位面積自重降低 40% 以上。這種輕量化優勢在大跨度結構中尤為明顯,可減少基礎荷載,降低下部結構造價。例如某跨徑 50m 的橋梁,采用 UHPC 后上部結構自重減少 30%,橋墩尺寸隨之縮小,基礎工程成本降低 15%。UHPC預制構件實現"工廠制造,現場裝配"的建造升級。
UHPC 與普通混凝土的根本區別始于材料組成。普通混凝土主要由水泥、普通砂石(粗骨料粒徑 5-25mm)、水和少量外加劑組成,水膠比通常在 0.4-0.6 之間,膠凝材料以水泥為主,輔以少量粉煤灰或礦粉。而 UHPC 則是 “材料優化的產物”,采用低水膠比(0.16-0.22)設計,膠凝材料以度水泥(P?O 52.5 及以上)為基礎,摻入大量超細活性摻合料(如純度≥90% 的硅灰、超細石英粉),骨料用細石英砂(粒徑 0.1-0.6mm,無粗骨料),并強制摻入 2%-3% 體積的鋼纖維(多為鍍銅微扭型鋼纖維,長度 13-20mm)。這種組成讓 UHPC 形成更致密的微觀結構,而普通混凝土因粗骨料和較高水膠比,內部存在較多孔隙和界面過渡區。鋼纖維網絡讓UHPC在破壞時呈現延性特征,預警結構安全。浙江抗剪UHPC超高性能混凝土
鋼纖維的加持讓UHPC展現出驚人的韌性特質。上海選擇UHPC超高性能混凝土裝配式防火墻結構形式
憑借超度與致密結構,UHPC 超高性能混凝土可實現 “以薄代厚、以輕代重” 的輕量化設計,大幅降低建筑結構自重。與普通混凝土相比,達到同等承載能力時,UHPC 構件的截面尺寸可減少 50%-70%,重量減輕 40%-60%。某高層建筑的幕墻支撐構件采用 UHPC 材料,構件厚度從傳統混凝土的 300mm 減至 80mm,單根構件重量從 500kg 降至 120kg,不僅減少了主體結構的荷載負擔,還降低了運輸與安裝成本,施工效率提升 3 倍以上。在大跨度橋梁建設中,采用 UHPC 預制箱梁,梁體重量減輕后,可減少橋墩數量與基礎規模,縮短施工周期,同時降低對周邊地質環境的影響。對于現代建筑追求的大空間、大跨度、輕量化設計,UHPC 的輕量化優勢無疑成為實現這一目標的助力。上海選擇UHPC超高性能混凝土裝配式防火墻結構形式