uhpc超高特性混凝土（超高性能混凝土）

0.前言

超高性能混凝土（以下简称UHPC）是近三十年内发展起来的一种新型水泥基复合材料，具有超高的力学性能和耐久性，并兼具良好的韧性、黏结性能和抗冲击、抗疲劳性能。近年来，随着UHPC制备技术的不断成熟，其性能的优越性逐步被大众认知，UHPC成为混凝土领域的研究热点，广泛用于结构、装饰、加固、快修、铺装、接缝填注等。但由于其成本较高，现阶段国内外UHPC的应用技术研究与试点工程主要停留在桥梁工程、建筑外墙装饰工程以及少量既有混凝土建筑的维修加固工程。许多专家学者积极探索UHPC在建筑结构工程中应用的可行性，其中，装配式建筑领域的应用备受关注。

从UHPC的分类出发，分析UHPC在装配式建筑领域的应用前景，在此基础上提出装配式建筑用UHPC的质量控制指标体系，以期推动UHPC在装配式建筑领域的应用。

1.UHPC分类

根据对UHPC应用现状的调研，UHPC的主要应用工程类别及部位如下：

（1）桥梁工程，包括现浇桥面铺装、桥梁湿接缝、预制桥面板、桥面铺装、预制箱梁；（2）建筑工程，包括建筑外墙装饰板、小型预制构件（楼梯、阳台）、装配式预制构件节点连接；（3）市政工程，包括预制盖板、预制综合管廊、基础设施结构加固等。

综合UHPC用途与原材料组成体系的不同，将UHPC分为结构类UHPC和装饰类UHPC，见表1。

2.UHPC在装配式建筑中的应用

2.1 建筑外墙装饰

UHPC用于建筑外墙装饰是UHPC最重要也是最为广泛的应用领域之一，包括镂空幕墙、遮阳板、三明治保温墙板、干挂或湿贴装饰面板等。UHPC以其超高强度、超高韧性和超高耐久性，使其能够在满足结构承载力的要求下，减少结构横截面的尺寸，做到轻质薄壁，让建筑设计师可以突破材料的束缚，设计出轻盈优美的结构外形。以法国马塞Marseille圣让港的欧洲和地中海文化博物馆（以下简称MuCEM）为例，其镂空围护幕墙由UHPC建造而成，制作精美。精致华丽的花纹体现了地中海文化和手工艺的悠久传统，同时也突出展现了超高性能材料在建筑装饰领域优越的综合性能和巨大的应用潜力。

虽然目前建筑外墙装饰类UHPC更多地用于标志性和创意性建筑中以体现其艺术价值，但未来也可产业化生产各种类型的UHPC标准板，拓展其在装配式建筑里的应用，发挥UHPC轻薄、耐久性好的优点。

2.2 装配式浆锚搭接

对于装配式混凝土结构，其核心是可靠的钢筋连接技术。目前，除钢筋套筒灌浆连接外，湿接缝连接的应用也比较多，而浆锚搭接是湿缝连接的一种，钢筋浆锚搭接是指在预制混凝土构件中预留孔道，在孔道中插入需搭接的钢筋，并灌注水泥基材料进行锚固的搭接方式。传统的钢筋浆锚搭接连接由于锚固材料强度的局限性以及与钢筋间的握裹力不足，导致设计过程中钢筋搭接过长，施工过程中易出现灌注不饱满的问题，进而给装配式混凝土结构的安全性带来了巨大风险。UHPC具有超高的抗压强度（通常≥120 MPa），与传统的水泥基灌浆材料相比，强度提升50%以上，与钢筋的黏结强度提升40%~80%，并可有效降低搭接长度，降低灌注不饱满的风险。此外，采用UHPC作为钢筋浆锚搭接连接的锚固材料能大幅提高预制构件连接处的承载能力，包括抗疲劳、抗震、抗裂性能以及耐久性，符合装配式建筑“强节点、弱构件”的设计理念。

事实上，使用UHPC湿接缝连接构件率先在装配式桥梁工程中得到了成功的应用，如上海嘉敏高架预制装配式结构的梁-梁之间、盖梁-墩柱之间以及墩柱-承台之间的接缝连接，宁波机场路南延市政道路和轻轨一体化高架箱梁纵向接缝连接等。预制装配式桥梁与UHPC湿接缝组合的技术体系的成功应用为UHPC在装配式浆锚搭接方面的应用技术研究提供了基础。上海某公司在国内率先开展了UHPC用于装配式建筑浆锚连接的技术研究，通过大量试验，论证了当钢筋搭接长度为10d时，预制梁节点、柱节点、梁柱节点均可等同现浇，且部分性能优于现浇，有效缩短钢筋搭接长度，降低施工难度。

2.3 装配式预制构件

UHPC制作的装配式混凝土预制构件是UHPC在装配式建筑结构中应用的另外一个重要方向，目前主要的装配式UHPC预制构件包括各种风格形态的薄板薄壁预制阳台、走道、楼梯等。国外也有部分标志性建筑探索了UHPC预制结构柱和结构梁的应用，如MuCEM欧洲地中海博物馆中大量使用UHPC立柱作为结构支撑，立柱采用了三种形式：直立柱、Y型柱、N型柱。柱子的直径（25~40cm）与高度（2.89~8.79m）都不同，最终形成80种不同的组合。但在装配式建筑中采用UHPC预制构造柱还有成本过高的问题，若想发挥UHPC超高强度的优势对构造柱进行截面尺寸削减可能会带来结构刚度不足的风险。因此，UHPC预制柱和预制梁在装配式建筑中的应用有待UHPC结构设计研究成果来做基础。

摘自《混凝土与水泥制品》杂志