UHPC外墻掛板是一種具有超高強度、超強耐久性、孔隙率低、耐侵蝕性強的特殊混凝土,是過去三十年中的創(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,適當配筋的UHPC力學性能接近鋼結構,因此特別適合用于大跨徑橋梁、抗爆結構和薄壁結構,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制構件及板材,為建筑幕墻裝飾行業(yè)帶來了更多的可能性,近年來UHPC在建筑立面的應用尤為突出。本文主要從建筑幕墻領域著重介紹UHPC的應用。
UHPC外墻掛板的設計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,即毫米級骨料顆粒堆積的間隙由微米級的水泥、粉煤灰、礦粉顆粒填充,微米級顆粒堆積的間隙由亞微米級硅灰顆粒填充。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,使用超細的粉末顆粒、鋼纖維或復合有機纖維,配比高效減水劑,通過充分的攪拌以此來有效減少骨料之間的縫隙,提高材料的密實度。
超細的纖維、硅灰、礦粉等活性礦物粉在化學意義上可以使材料之間的融合度更高,將內部缺陷降到低。并在高溫高壓的環(huán)境下經過長時間的養(yǎng)護讓混凝土在微觀結構上達到優(yōu)。而隨著超高效減水劑配制技術的進步,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,實現自密實,具備廣泛應用的條件。
UHPC外墻掛板的材料性能以“三高”著稱:即強度高、耐久性高、創(chuàng)意性高。UHPC一種無配筋的新型綠色結構建筑材料,其抗壓強度是普通混凝土的6倍,抗折強度是普通混凝土的10倍。
法國土木工程協會土木結構設計管理局發(fā)布一個關于UHPC外墻掛板的建議規(guī)范,設定UHPC的小抗壓強度為150 MPa,但國內外對其抗壓強度下限并沒有達成統一,經過近十年間UHPC的應用發(fā)現,其競爭力的抗壓強度實際是120~150MPa,當超過150MPa后,造價提升較多同時又沒有足夠多的應用場景,所以120MPa的抗壓強度是業(yè)內較為認同的一個臨界值。