UHPC外墻掛板是一種具有超高強(qiáng)度、超強(qiáng)耐久性、孔隙率低、耐侵蝕性強(qiáng)的特殊混凝土,是過(guò)去三十年中的創(chuàng)新性的水泥基工程材料。
UHPC外墻掛板堪稱耐久性良好的工程材料,具有良好的耐磨性、抗爆性,適當(dāng)配筋的UHPC力學(xué)性能接近鋼結(jié)構(gòu),因此特別適合用于大跨徑橋梁、抗爆結(jié)構(gòu)和薄壁結(jié)構(gòu),以及高磨蝕、高腐蝕環(huán)境。此外,得益于UHPC優(yōu)異的材料屬性,能夠制作大幅規(guī)格、超高鏤空及超大異形的預(yù)制構(gòu)件及板材,為建筑幕墻裝飾行業(yè)帶來(lái)了更多的可能性,近年來(lái)UHPC在建筑立面的應(yīng)用尤為突出。本文主要從建筑幕墻領(lǐng)域著重介紹UHPC的應(yīng)用。
UHPC外墻掛板的設(shè)計(jì)理論是大堆積密度理論,其組成材料不同粒徑顆粒以比例形成緊密堆積,即毫米級(jí)骨料顆粒堆積的間隙由微米級(jí)的水泥、粉煤灰、礦粉顆粒填充,微米級(jí)顆粒堆積的間隙由亞微米級(jí)硅灰顆粒填充。UHPC外墻掛板與普通混凝土或高性能混凝土不同,水泥用量較大,水膠比很低,使用超細(xì)的粉末顆粒、鋼纖維或復(fù)合有機(jī)纖維,配比高效減水劑,通過(guò)充分的攪拌以此來(lái)有效減少骨料之間的縫隙,提高材料的密實(shí)度。
超細(xì)的纖維、硅灰、礦粉等活性礦物粉在化學(xué)意義上可以使材料之間的融合度更高,將內(nèi)部缺陷降到低。并在高溫高壓的環(huán)境下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)讓混凝土在微觀結(jié)構(gòu)上達(dá)到優(yōu)。而隨著超高效減水劑配制技術(shù)的進(jìn)步,這種材料已具備了普通混凝土的施工性能,可以常溫養(yǎng)護(hù),實(shí)現(xiàn)自密實(shí),具備廣泛應(yīng)用的條件。
UHPC外墻掛板的材料性能以“三高”著稱:即強(qiáng)度高、耐久性高、創(chuàng)意性高。UHPC一種無(wú)配筋的新型綠色結(jié)構(gòu)建筑材料,其抗壓強(qiáng)度是普通混凝土的6倍,抗折強(qiáng)度是普通混凝土的10倍。
法國(guó)土木工程協(xié)會(huì)土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理局發(fā)布一個(gè)關(guān)于UHPC外墻掛板的建議規(guī)范,設(shè)定UHPC的小抗壓強(qiáng)度為150 MPa,但國(guó)內(nèi)外對(duì)其抗壓強(qiáng)度下限并沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一,經(jīng)過(guò)近十年間UHPC的應(yīng)用發(fā)現(xiàn),其競(jìng)爭(zhēng)力的抗壓強(qiáng)度實(shí)際是120~150MPa,當(dāng)超過(guò)150MPa后,造價(jià)提升較多同時(shí)又沒(méi)有足夠多的應(yīng)用場(chǎng)景,所以120MPa的抗壓強(qiáng)度是業(yè)內(nèi)較為認(rèn)同的一個(gè)臨界值。