UHPC超高性能混凝土的制作過程和UHPC在裝配式建筑中的應用

      UHPC凝固(gu)前(qian)流體良(liang)好的流動性，為的塑形提供了工(gong)藝(yi)支(zhi)持，現(xian)代(dai)數字(zi)加工(gong)技術(shu)為模(mo)種(zhong)制作創造提供了支(zhi)撐(cheng)。彈性高分子(zi)材料為模(mo)具制作，造型還原提供了工(gong)業化生產保證。從UHPC的分類出(chu)發(fa)，分析UHPC在(zai)裝配(pei)(pei)式建(jian)筑領域(yu)的應用前(qian)景(jing)，在(zai)此(ci)基(ji)礎上提出(chu)裝配(pei)(pei)式建(jian)筑用UHPC的質量(liang)控制指標(biao)體系，以期推動UHPC在(zai)裝配(pei)(pei)式建(jian)筑領域(yu)的應用。

      一、UHPC分類

      根據對UHPC應(ying)用現(xian)狀(zhuang)的調研，UHPC的主要應(ying)用工程類別及部(bu)位如下：

      1、橋梁(liang)工(gong)程，包括現澆橋面鋪裝、橋梁(liang)濕接縫(feng)、預(yu)制(zhi)橋面板、橋面鋪裝、預(yu)制(zhi)箱梁(liang)；

      2、建筑工程，包括(kuo)建筑外墻(qiang)裝飾(shi)板、小(xiao)型預制構(gou)件（樓梯(ti)、陽臺）、裝配式(shi)預制構(gou)件節點連接；

      3、市政工程，包括預(yu)制(zhi)蓋板、預(yu)制(zhi)綜合(he)管廊、基礎設施結構加固等。

      二、UHPC在裝配式建筑中的應用

      1、建筑外墻(qiang)裝飾

      UHPC用(yong)于(yu)建(jian)筑外(wai)墻裝(zhuang)飾是UHPC最重要也(ye)(ye)是最為(wei)廣泛的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)領域(yu)之一，包(bao)括鏤(lou)空幕(mu)墻、遮(zhe)陽板(ban)、三明治保溫墻板(ban)、干掛(gua)或濕貼裝(zhuang)飾面板(ban)等。UHPC以(yi)其(qi)超高(gao)(gao)強度、超高(gao)(gao)韌(ren)性(xing)和超高(gao)(gao)耐(nai)久性(xing)，使其(qi)能(neng)夠在滿足結構(gou)承載力的(de)(de)(de)要求(qiu)下，減少結構(gou)橫截面的(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)，做到輕質薄壁，讓(rang)建(jian)筑設計師可以(yi)突(tu)破材料的(de)(de)(de)束縛(fu)，設計出輕盈優美(mei)的(de)(de)(de)結構(gou)外(wai)形(xing)。以(yi)法國馬塞Marseille圣讓(rang)港的(de)(de)(de)歐洲(zhou)和地中海(hai)文化(hua)博物館（以(yi)下簡稱(cheng)MuCEM）為(wei)例，其(qi)鏤(lou)空圍護(hu)幕(mu)墻由UHPC建(jian)造(zao)而成，制作(zuo)精美(mei)。精致華麗的(de)(de)(de)花紋體現了地中海(hai)文化(hua)和手(shou)工藝的(de)(de)(de)悠久傳(chuan)統，同時(shi)也(ye)(ye)突(tu)出展現了超高(gao)(gao)性(xing)能(neng)材料在建(jian)筑裝(zhuang)飾領域(yu)優越的(de)(de)(de)綜合性(xing)能(neng)和巨大(da)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)潛(qian)力。

      雖然目前(qian)建(jian)筑外墻裝飾(shi)類UHPC更(geng)多地用(yong)于標(biao)(biao)志性(xing)和創意(yi)性(xing)建(jian)筑中以體(ti)現其藝(yi)術價值，但未來(lai)也(ye)可產業化生產各種類型的(de)UHPC標(biao)(biao)準板，拓展其在(zai)裝配式建(jian)筑里(li)的(de)應用(yong)，發揮UHPC輕薄、耐(nai)久性(xing)好(hao)的(de)優點。

      2、裝配式漿錨(mao)搭接(jie)

      對(dui)于(yu)裝(zhuang)配式(shi)混凝(ning)土(tu)(tu)結(jie)構(gou)，其(qi)核心是可靠的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)連(lian)接技術。目前，除鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)套筒(tong)灌漿(jiang)連(lian)接外，濕(shi)接縫連(lian)接的(de)(de)應用(yong)也比(bi)較多(duo)，而漿(jiang)錨(mao)搭(da)(da)(da)接是濕(shi)縫連(lian)接的(de)(de)一(yi)種，鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)漿(jiang)錨(mao)搭(da)(da)(da)接是指在(zai)預制(zhi)混凝(ning)土(tu)(tu)構(gou)件(jian)(jian)中預留(liu)孔(kong)道，在(zai)孔(kong)道中插(cha)入需搭(da)(da)(da)接的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)，并(bing)灌注(zhu)水泥(ni)基材(cai)料(liao)進行錨(mao)固(gu)的(de)(de)搭(da)(da)(da)接方式(shi)。傳統(tong)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)漿(jiang)錨(mao)搭(da)(da)(da)接連(lian)接由于(yu)錨(mao)固(gu)材(cai)料(liao)強度(du)(du)的(de)(de)局限性(xing)(xing)以及與鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)間(jian)的(de)(de)握裹力(li)不(bu)足，導致設計過(guo)程中鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)搭(da)(da)(da)接過(guo)長，施工(gong)過(guo)程中易出現灌注(zhu)不(bu)飽滿(man)的(de)(de)問題(ti)，進而給裝(zhuang)配式(shi)混凝(ning)土(tu)(tu)結(jie)構(gou)的(de)(de)安(an)全性(xing)(xing)帶來(lai)了巨大(da)風(feng)(feng)險(xian)。UHPC具有超高(gao)的(de)(de)抗(kang)壓強度(du)(du)（通常(chang)≥120 MPa），與傳統(tong)的(de)(de)水泥(ni)基灌漿(jiang)材(cai)料(liao)相比(bi)，強度(du)(du)提(ti)升50%以上(shang)，與鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)黏結(jie)強度(du)(du)提(ti)升40%~80%，并(bing)可有效降(jiang)低搭(da)(da)(da)接長度(du)(du)，降(jiang)低灌注(zhu)不(bu)飽滿(man)的(de)(de)風(feng)(feng)險(xian)。此外，采用(yong)UHPC作(zuo)為鋼(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)(jin)(jin)漿(jiang)錨(mao)搭(da)(da)(da)接連(lian)接的(de)(de)錨(mao)固(gu)材(cai)料(liao)能大(da)幅提(ti)高(gao)預制(zhi)構(gou)件(jian)(jian)連(lian)接處的(de)(de)承載能力(li)，包括(kuo)抗(kang)疲勞、抗(kang)震、抗(kang)裂(lie)性(xing)(xing)能以及耐久性(xing)(xing)，符合裝(zhuang)配式(shi)建筑(zhu)“強節(jie)點、弱構(gou)件(jian)(jian)”的(de)(de)設計理念。

      3、裝配式預制構(gou)件(jian)

      UHPC制(zhi)作(zuo)的(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式混凝土預(yu)制(zhi)構(gou)件是UHPC在裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式建(jian)(jian)筑(zhu)結(jie)構(gou)中(zhong)應用的(de)(de)另外一(yi)個重要方向，目前(qian)主要的(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式UHPC預(yu)制(zhi)構(gou)件包括各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)風(feng)格形態的(de)(de)薄(bo)板薄(bo)壁預(yu)制(zhi)陽臺、走道、樓(lou)梯(ti)等。國外也有(you)部分標(biao)志(zhi)性建(jian)(jian)筑(zhu)探索(suo)了UHPC預(yu)制(zhi)結(jie)構(gou)柱(zhu)和結(jie)構(gou)梁的(de)(de)應用，如MuCEM歐洲地中(zhong)海(hai)博(bo)物(wu)館中(zhong)大量使用UHPC立(li)柱(zhu)作(zuo)為結(jie)構(gou)支撐，立(li)柱(zhu)采用了三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)形式：直(zhi)立(li)柱(zhu)、Y型柱(zhu)、N型柱(zhu)。柱(zhu)子的(de)(de)直(zhi)徑（25~40 cm）與高(gao)度(du)(du)（2.89~8.79 m）都不(bu)同，最終(zhong)形成80種(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)同的(de)(de)組合(he)。但在裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式建(jian)(jian)筑(zhu)中(zhong)采用UHPC預(yu)制(zhi)構(gou)造柱(zhu)還有(you)成本過(guo)高(gao)的(de)(de)問題(ti)，若(ruo)想(xiang)發揮UHPC超高(gao)強度(du)(du)的(de)(de)優勢對構(gou)造柱(zhu)進行截(jie)面尺(chi)寸削減可能會(hui)帶來(lai)結(jie)構(gou)剛度(du)(du)不(bu)足的(de)(de)風(feng)險。因此(ci)，UHPC預(yu)制(zhi)柱(zhu)和預(yu)制(zhi)梁在裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式建(jian)(jian)筑(zhu)中(zhong)的(de)(de)應用有(you)待UHPC結(jie)構(gou)設(she)計(ji)研究成果來(lai)做基(ji)礎(chu)。

      三、裝配式建筑用UHPC質量控制技術指標

      為了保證裝配(pei)式建筑用(yong)UHPC的質量，從(cong)拌和(he)物(wu)性能、力學性能、收(shou)縮和(he)抗氯離子滲透性能四(si)個方(fang)面(mian)對裝配(pei)式建筑用(yong)UHPC質量控制指標進(jin)行了分析。

      1、拌(ban)和物性能指標

      UHPC拌(ban)(ban)和(he)物的(de)(de)流(liu)動(dong)性(xing)和(he)黏性(xing)對其在工(gong)程(cheng)中的(de)(de)施工(gong)性(xing)能具有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)影(ying)響[7]。不(bu)同UHPC的(de)(de)對比(bi)試驗結果表明：當(dang)UHPC擴(kuo)展(zhan)度(du)低于550mm時(shi)，拌(ban)(ban)和(he)物狀(zhuang)態偏黏稠，拌(ban)(ban)和(he)物成型時(shi)無(wu)法(fa)自(zi)密實，需(xu)要振動(dong)；當(dang)UHPC的(de)(de)擴(kuo)展(zhan)度(du)在750~850mm時(shi)，拌(ban)(ban)和(he)物流(liu)動(dong)性(xing)較(jiao)好；而UHPC擴(kuo)展(zhan)度(du)高于850mm時(shi)，拌(ban)(ban)和(he)物狀(zhuang)態較(jiao)稀，鋼纖維(wei)容(rong)易出現離析現象。因此，對于裝(zhuang)配(pei)式建筑節(jie)點連接用的(de)(de)UHPC，擴(kuo)展(zhan)度(du)建議在750~850mm范圍內，而外(wai)墻裝(zhuang)飾和(he)裝(zhuang)配(pei)式預制構(gou)件生產用的(de)(de)UHPC，擴(kuo)展(zhan)度(du)也(ye)不(bu)宜低于650mm。

      對(dui)于(yu)含鋼纖(xian)維的(de)UHPC，目前(qian)沒有(you)有(you)效的(de)方法表(biao)(biao)征流變性(xing)，現有(you)的(de)流變儀測(ce)試裝(zhuang)置所測(ce)得的(de)黏(nian)度系數并不(bu)準確。擴(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)時(shi)(shi)(shi)間則在一定(ding)(ding)程度上表(biao)(biao)征了其黏(nian)性(xing)。不(bu)同UHPC的(de)對(dui)比試驗結(jie)果表(biao)(biao)明：在滿足650~850mm擴(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)度要求的(de)條件下，擴(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)時(shi)(shi)(shi)間宜(yi)控制(zhi)在3~10s；當擴(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)時(shi)(shi)(shi)間大(da)于(yu)10s時(shi)(shi)(shi)，漿體黏(nian)性(xing)過大(da)，不(bu)利于(yu)澆筑(zhu)密實(shi)。擴(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)度經時(shi)(shi)(shi)損失的(de)時(shi)(shi)(shi)間間隔可以根據(ju)實(shi)際工程確定(ding)(ding)，擴(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)度經時(shi)(shi)(shi)損失不(bu)宜(yi)大(da)于(yu)100mm，經時(shi)(shi)(shi)損失過大(da)的(de)UHPC表(biao)(biao)面容易結(jie)皮，不(bu)利于(yu)施工。

      2、力學性能(neng)指標

      UHPC的力(li)學性能(neng)指(zhi)標(biao)主(zhu)要包括抗(kang)壓強度(du)、彈性模(mo)量、抗(kang)彎強度(du)以及抗(kang)拉(la)性能(neng)。裝(zhuang)配式建筑中結構類UHPC的用(yong)途與橋(qiao)梁等工(gong)程中相(xiang)近(jin)，技(ji)術指(zhi)標(biao)要求一致，裝(zhuang)飾類UHPC的力(li)學性能(neng)指(zhi)標(biao)要求總體稍低。

      3、抗壓強度

      調研(yan)發現，市場上UHPC的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)(qiang)度(du)(du)多分(fen)布在100~160MPa范(fan)圍內，其中以120~150 MPa的(de)產品居多，也(ye)有(you)少部分(fen)UHPC的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)(qiang)度(du)(du)大(da)于180MPa。裝(zhuang)(zhuang)飾類(lei)UHPC由于通常使用合成纖(xian)維代替鋼纖(xian)維，整體力(li)學性(xing)能(neng)有(you)所下降，通常在100~120MPa范(fan)圍內。因此(ci)，建(jian)議裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式(shi)建(jian)筑用結構(gou)(gou)類(lei)的(de)UHPC的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)(qiang)度(du)(du)不低于120MPa。從結構(gou)(gou)設計角度(du)(du)，120MPa的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)(qiang)度(du)(du)完(wan)全滿(man)足建(jian)筑要求，強(qiang)(qiang)度(du)(du)過高會增加(jia)材料成本。裝(zhuang)(zhuang)配(pei)式(shi)建(jian)筑用裝(zhuang)(zhuang)飾類(lei)UHPC的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)(qiang)度(du)(du)不低于100MPa，以保證(zheng)裝(zhuang)(zhuang)飾類(lei)UHPC纖(xian)維選擇的(de)多樣性(xing)。

       4、彈性模量(liang)

      UHPC的彈(dan)性模量多(duo)分布(bu)在(zai)40~55GPa范(fan)圍(wei)內，其中結(jie)構類(lei)UHPC大多(duo)在(zai)40~55GPa范(fan)圍(wei)內，裝(zhuang)飾類(lei)UHPC大多(duo)在(zai)40~50GPa范(fan)圍(wei)內。因此，建議結(jie)構類(lei)UHPC的彈(dan)性模量不低于(yu)(yu)45 GPa，裝(zhuang)飾類(lei)UHPC的彈(dan)性模量不低于(yu)(yu)40GPa。

      四、UHPC在裝配式建筑中應用的局限性

      雖然(ran)UHPC在(zai)部分裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)預(yu)(yu)(yu)制(zhi)構(gou)(gou)件(jian)(jian)如(ru)預(yu)(yu)(yu)制(zhi)陽臺(tai)、走道(dao)、樓梯等中有了一定的(de)應(ying)(ying)用(yong)，并且UHPC裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)節點(dian)連接(jie)技術(shu)也(ye)已(yi)開始試點(dian)應(ying)(ying)用(yong)，但UHPC想要在(zai)裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)建(jian)筑(zhu)中推(tui)廣，需推(tui)進其(qi)(qi)在(zai)裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)預(yu)(yu)(yu)制(zhi)梁、柱中的(de)應(ying)(ying)用(yong)。然(ran)而，從(cong)耐久性(xing)來講(jiang)，裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)結構(gou)(gou)建(jian)筑(zhu)的(de)服(fu)役環境通(tong)常(chang)為一般環境，對(dui)混(hun)凝土的(de)耐久性(xing)能(neng)(neng)要求并不嚴格，非特殊情況下并不需要UHPC很(hen)高的(de)耐久性(xing)能(neng)(neng)；從(cong)結構(gou)(gou)設(she)計來講(jiang)，UHPC的(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)對(dui)于(yu)裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)結構(gou)(gou)預(yu)(yu)(yu)制(zhi)構(gou)(gou)件(jian)(jian)的(de)富余(yu)量較大(da)，盡管在(zai)設(she)計過程中也(ye)可(ke)以通(tong)過降低(di)(di)構(gou)(gou)件(jian)(jian)自重來變相降低(di)(di)UHPC的(de)成(cheng)本(ben)，但受制(zhi)于(yu)結構(gou)(gou)剛(gang)度問題而不能(neng)(neng)使(shi)構(gou)(gou)件(jian)(jian)過于(yu)輕質。據(ju)調研(yan)，目前應(ying)(ying)用(yong)于(yu)工程中的(de)結構(gou)(gou)類UHPC價(jia)格在(zai)6 000~10 000元/m3，其(qi)(qi)成(cheng)本(ben)為普(pu)通(tong)C40混(hun)凝土的(de)10倍以上。總體而言(yan)，現階段裝(zhuang)配(pei)(pei)(pei)式(shi)(shi)(shi)建(jian)筑(zhu)中大(da)量使(shi)用(yong)UHPC的(de)性(xing)價(jia)比太低(di)(di)，其(qi)(qi)推(tui)廣應(ying)(ying)用(yong)有賴(lai)于(yu)UHPC成(cheng)本(ben)的(de)降低(di)(di)、全生命周期成(cheng)本(ben)的(de)核算和設(she)計理(li)論(lun)體系的(de)完善(shan)。

       廣東飾紀上品UHPC生產廠家，是一(yi)家致(zhi)力于建筑新型預制混凝土外墻體系研發、設(she)計、生產、安(an)裝(zhuang)的專業幕墻施(shi)工公司(si)。公司(si)擁有(you)(you)多(duo)條從國外引進的高端UHPC和GRC生產線、大型干(gan)燥(zao)設(she)備、鋼結構轉換層生產線以及三維數控模具制作設(she)備等全套生產設(she)備，生產設(she)計人員均具有(you)(you)豐富(fu)的質量管理和生產操(cao)作經(jing)驗。長年承接(jie)UHPC工程裝(zhuang)修(xiu)，歡迎有(you)(you)需(xu)要(yao)的客戶來電(dian)咨詢(xun)。

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