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超高性能混凝土
超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC），以超高的强度、韧性和耐久性为特征，可显著改善传统钢筋混凝土的不足，在本质上是钢和混凝土共同融合的新模式。UHPC不同于传统的高强混凝土（HSC）和钢纤维混凝土（SFRC），也不是传统意义“高性能混凝土（HPC）”的高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料。RPC是法国一个公司的专利产品名称，宣传介绍较多而广为人知。1994年法国学者De Larrard等将这类新材料称作UHPC，由于UHPC或UHPFRC名称没有商业色彩，且能更好表达这种水泥基材料或混凝土的优越性能，逐步被广泛接受和采用。
UHPC的性能
▲UHPC内部形态
▲UHPC微结构
▲UHPC自愈合状态
UHPC 基本原料主要有水泥、硅灰、超高效减水剂、细骨料和钢纤维。基于颗粒紧密堆积理论、水泥水化理论、以及随机纤维相交理论等，通过计算得到最佳的颗粒级配和钢纤维尺寸以及掺量，从而使混凝土内部达到极高的密实度，极细微的孔径，以及相互交错的连续钢纤纤维网。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。
kg/m | 重量百分含量% | |
波特兰水泥(V型) | 700-1010 | 27.0-38.0 |
硅灰 | 230-320 | 8.5-9.5 |
磨细石英砂 | 0-230 | 0.0-8.0 |
细砂 | 760-1050 | 39.0-41.0 |
金属纤维(~0.2x12.7mm) | 150-190 | 5.5-8.0 |
高效减水剂 | 15-25 | 0.5-1.0 |
水 | 155-210 | 5.5-8.0 |
水/胶凝材料比 | 0.14-0.27 | -- |
▲UHPC 基本原料比例
UHPC特性
1）是一种组成材料颗粒的级配达到最佳的水泥基复合材料；
2）水胶比小于0.25，含有较高比例的微细短钢纤维增强材料；
3）抗压强度不低于150MPa；具有受拉状态的韧性，开裂后仍保持抗拉强度不低于5MPa（法国要求7MPa）；
4）内部具有不连通孔结构，有很高抵抗气、液体浸入的能力，与传统混凝土和高性能混凝土（HPC）相比，耐久性可大幅度提高。
▲UHPC与传统对比
▲ 水泥净浆（左）、超塑化水泥净浆（中）和DSP体系（右）的密实度示意图
UHPC板
目前已经工业化生产的商用UHPC以法国拉法基的Ductal?系列为代表，在合适的养护制度下，其抗压强度可以达到200MPa，抗弯强度可达45MPa，同时抗剪，抗拉等力学性能全面提升，并且不需要任何配筋。同时由于其内部极低的孔隙率（2%-6%），UHPC具有很高的耐久性，在恶劣环境下可以长时间服役而不需要维修。更为独特的是，UHPC具有自愈合能力，因此UHPC可以称为一种绿色环保的智能材料。
▲ 纹理
UHPC的超高力学性能
1）超高抗拉强度（单轴抗拉和弯曲抗拉强度）和高韧性，这依靠加入短纤维来实现。
2）UHPC最具吸引力的另一个性能是潜在的超高耐久性。根据理论和试验研究结果，基本上可以确定：UHPC没有冻融循环、碱-骨料反应（AAR）和延迟钙矾石生成（DEF）破坏的问题；在无裂缝状态，UHPC的抗碳化、抗氯离子侵入、抗硫酸盐侵蚀、抗化学腐蚀、耐磨等耐久性能指标，与传统高强高性能混凝土（HSC/HPC）相比，有数量级或倍数的提高。
UHPC具有非常好的微裂缝自愈能力。由于水胶比非常低，UHPC拌和水量仅能供部分水泥水化，绝大多数水泥颗粒的内部处于没有水化状态。因此，水或水汽进入UHPC的裂缝，暴露在裂缝表面的水泥颗粒未水化部分就会“继续”水化；结合了外界水分的水化产物体积大于水泥熟料体积，多出来的体积能够填堵裂缝。
与传统的钢筋混凝土结构相比，UHPC结构寿命可成倍提高。根据理论分析、现有的暴露试验以及实际工程检验结果，预期UHPC结构寿命，在腐蚀性自然环境中（如海洋环境）可以超过200年以上；在非腐蚀环境（如城市建筑）可以达到1000年。相对保守的日本指南认为，在正常使用环境条件下，UHPC结构的设计工作寿命为100年。耐久性中的碳化、钢纤维与钢筋锈蚀、冻融循环、硫酸盐侵蚀和碱-骨料反应属于免检项目，但重化学腐蚀和耐火性能是需要检验的项目。
UHPC在建筑中的应用
为建筑而生，UHPC这一系列独特的性能使人们可以摆脱传统混凝土的限制，使用更少的材料，占用更少的空间，设计建造出形态更加惊人的建筑结构。UHPC堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近刚结构，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、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳等等。
巴黎Jean Bouin鲍茵球场
建筑师鲁迪-里齐奥蒂改造的鲍茵球场包括3个主要结构，其核心是一个大型钢筋混凝土壳体，包括一周的悬臂梁看台以及看台上方的钢结构屋顶。整个球场观众席的上方铺设20000m2、总计3500块超高性能纤维筋混凝土（UHPFRC）制成的三角形面板网格。每块面板的面积为8x2.5m，重1.2t，安装时要保证毫米级的精度。同时，由于尺寸略有不同，每一块面板形成一个随机的图形，并在观众头顶上的部分安装了玻璃。
环绕整个球场蜿蜒弯曲的UHPFRC网格设计和不但能为观众提供遮风挡雨的顶棚，还能缓和球场建筑的视觉冲击。网格使用了环境友好的非钢制又非铝制的建筑材料，每一块三角形面板都是在场外一座工厂中浇筑的。由于每一块面板的形状不同，必须对其全程密切跟踪和精确就位才行。
法国马赛MuCEM地中海文化博物馆
这个博物馆是第一个描述地中海文明的博物馆，外表的混凝土表皮有着精致华丽的花纹，由法国建筑师Rudy Ruccioti设计。他很擅长混凝土建筑，希望通过这种混凝土“蕾丝”花纹，达到建筑与海港地区的光线和海风的对话。
博物馆有七层，共40000平方米，有一条115米的小路与圣让田园堡相连，还有一条820米的散步道从建筑中间穿过，有着优雅的弧线和高效的连接方式。
建筑材料包括用于落地窗的大片玻璃、优美精确的结构管、纤维混凝土等。两层外表和屋顶都有金属外包，光线和空气充满了室内的空间。室内流线和材料相结合，映衬着蔚蓝的大海和天空，外立面的花纹表现了地中海地区的文化和手工艺传统。
2015米兰世博会意大利国家馆
2015米兰世博会意大利国家馆，由罗马事务所Nemesi&Partners、佩斯卡拉的Proger Spa公司以及米兰的Bms设计公司联合设计，以一个占地13000㎡“城市森林”形象出现，是世博会中少有的几个永久性结构。犹如巨大的一颗生命树，在错综复杂的树枝状皮肤包裹中，6层楼高的晶格结构由900块新型混凝土板组成，“捕捉”空气中的污染物，并将其转化成为惰性盐。 2015年世博会的意大利馆UHPC异形混凝土的运用给业界带来惊喜。
UHPC异形混凝土，作为新型材料的出现，除了整体上的效果，建筑细节的设计与建造也经得起推敲与考验。建筑内部公共空间的造型显得比建筑外部更有张力，UHPC异形混凝土与传统异性材料有机的结合在一起，凸显了建筑城市森林的主题。
法国RATP公共汽车站
建筑师: Emmanuel Combarel Dominique Marrec
地点: Thiais, 法国
客户: PARIS HABITAT
工程时间: 2003-2007
建筑面积: 2,450 sqm
项目位于巴黎南部郊区的林荫大道和巷道交汇处，它有着“工业化”的方盒子的外表。它控制着巴黎的南部和东部的所有公交线路。该中心可容纳300公共汽车。 800名工作人员。包括管理用房，秘书和雇员房间。在这个模糊的地段，只用一种唯一的元素：100%的无生命的沥青+混凝土的地面。汽车站，一个庞大的厚板，统一的矿物质的领域。
超高性能混凝土的外壳覆盖整个建筑，外壳的材料和地面类似，3cm厚的防滑点(24 mm 直径 x 7 mm 高, 距离 12 mm)。
UHPC在景观、室内的应用
高性能混凝土技术研究中心在高性能、超高性能混凝土及应用技术方面拥有深厚的研究基础，可提供高性能、超高性能混凝土成套技术咨询及核心产品。
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