超高性能混凝土

      科技的创新正在将不可能变成可能：制作成透水混凝土，成为海绵城市建设中可渗透地面的主要材料；

      做成植被型生态混凝土，允许城市建设者们在上面种花种草，将城市还给大自然，环保和绿色建设将成为常态……这些新应用场景正是超高性能混凝土（简称为UHPC）被用于城市建设中，不断出现在日常生活当中。

      如今，寻找城市建设与生态环境的可持续发展之路，为不可再生资源寻求替代品，这一课题摆在材料专家们的面前。而诸多解决方案当中，超高性能混凝土已经“冲”在最前头，被广泛应用于桥梁、建筑物、马路、城市家具、雨水井盖、水箅等领域。

图片来源网络  如有侵权请联系删除

预测使用寿命至少100年

      人们印象中的混凝土是一种硬邦邦的建筑材料，但如今新型的超高性能混凝土（UHPC）除了承担延长建筑寿命的重任外，它还能种植，混凝土也变得更有生命力。其实，由于分子结构不同，材料会表现出不同的特性。

      最为明显的就是碳元素，同为碳元素的钻石和碳是完全不同的两种产品，硬度也完全不同。同样可以理解，UHPC除了替代花岗岩，也可以做成透水砖，让城市建设者在上面种花种草。

      在1994年，UHPC首次出现并给予准确定义。由于性能卓越，自问世以来，便迅速成为研发主题，并逐步实现应用。

      而从2000年开始，在矿物粘料和强塑剂的应用上所取得的进步，使UHPC的制造和成本便逐年降低，率先在桥梁建设上实现大规模应用。据了解，截至2016年3月，全球便已经建成88座UHPC桥。发展至今，仅在中国，约有32座桥梁采用UHPC材料。

      作为一种全新的材料，由于强度极高，在承受相同荷载的前提下，UHPC可以有效减小截面，降低自重。

      在承担同样的载荷方面，UHPC结构的重量仅为钢筋混凝土结构的1/3，几乎与钢结构相近。相比于抗压强度是15-55MPa的普通混凝土，UHPC的“门槛”是抗压强度必须高于150MPa。这个抗压强度只是UHPC的起点，目前国际上的UHPC材料抗压强度可达到约230MPa。

      UHPC除了能抗压外，还能抗折，其抗折强度最高为60MPa。UHPC断裂能为20000-40000J/㎡，这一数值比铸铁还高。

      在决定耐久性的“磨损系数”上，UHPC仅1.3，为普通混凝土的三分之一。

      国外根据理论分析、暴露试验以及实际工程检验结果对UHPC结构寿命进行测试，预测其在腐蚀环境中（如海洋环境）可超过200年以上；在非腐蚀环境（如城市建筑）可达1000年。而相对保守的日本指南则认为，在正常环境下，UHPC结构的设计工作寿命为100年。

改变“重地上，轻地下”的局面

      由UHPC制成的地铁疏散平台，已经在广州地铁十四号线知识城支线推广应用。地铁疏散平台并非“站台”，而是一种类似于“栈道”的步行通道，铺建在地铁通行的隧道中。

      绝大多数市民没有见过地铁疏散平台，但作为一种应急设备，必须得有。当地铁发生临时停车，需要疏散乘客；当地铁停运，工作人员需要对轨道进行维护，这一平台就可以派上用场。

      以往，地铁疏散平台主要以钢为主要材料，容易生锈、变形。一旦地铁疏散平台需要维护，那将是一项大工程。使用UHPC则没有这些困扰，抗压强度高，使用寿命长，建成之后基本是免维护。

      全媒体记者现场进行了体验，由UHPC制作成的地铁疏散平台，地板很薄，目测只有普通水泥的三分之一。而人站在上面，感受到的安稳和厚重，要优于钢结构。人在上面行走，也不会产生任何噪音。

      据了解，地铁疏散平台只是UHPC应用的“牛刀小试”。更大的应用场景在地下综合管廊，也就是在城市地下用于集中铺设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。

      地下综合管廊建设和性能的提升，将改变过去城市建设“重地上，轻地下”的局面，将标志着中国城市建设发展方式的转变。

      在广州，UHPC还能制成路缘石、路面砖等市政产品，取代天然石材，用于部分马路和部分建筑的前广场上，比如广园路的一部分步行道。

      UHPC制作的路缘石、路面砖等市政产品，抗压强度达到120MPa以上，与花岗岩强度相同、甚至更高。通过配比的调整及表面处理工艺，使市政产品具有与花岗岩相近的表面效果。

      更为关键的是，UHPC可以生产而得，而花岗岩是不可再生资源。

【知多点】超高性能混凝土

      超高性能混凝土，英文全称是Ultra High Performance Concrete，常被简称为UHPC。

      该材料结合了超细粒致密材料设计理论与纤维增强技术，是由超细活性粉末、水泥、高强度纤维等，通过最优化级配设计，经热合反应等工艺制备而成的复合材料，是目前世界上最结实、最强韧的一种混凝土，代表了未来混凝土的发展方向。

      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。

透水砖&海绵城市

      透水砖起源于荷兰，为使地面不再下沉，荷兰人制造了一种长200毫米宽100毫米50或60毫米高的小型路面砖铺设在街道路面上，并使砖与砖之间预留了2毫米的缝隙。当海水倒灌，或者下大雨，水会从砖之间的缝隙中渗入地下。

      近些年，“海绵城市”成为“绿色环保城市”的重要标签之一。

      所谓海绵城市，是指城市在适应环境变化、应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用——要能实现对70%实现渗透和再利用。

      显然，透水砖是建设海绵城市主要建筑材料之一。