彩色超高性能混凝土在装饰性工程的应用研究.pdf
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1、建设科技 67交 流 平 台1 UHPC的发展与前景自UHPC领域开拓以来,国内外UHPC发展稳步向前,各项突破性进展亦可见于诸多工程实例,如图1所示。截至目前,UHPC材料领域虽已有数十年的研究发展历史,但UHPC材料的应用尚存巨大的开拓空间,一旦UHPC的优势性能被广泛熟知,这将打开 UHPC材料在工程中开发和应用的广阔格局1。中国UHPC领域的启蒙始于1998年,俞瑞堂编译的活性粉末混凝土的理论与实践于国外桥梁发表,且早期中文研究和相关应用采用的名称多为RPC。2016年为UHPC材料在中国国内建筑和桥梁等场景中应用水平的分水岭,其后增长情势明显。目前,UHPC已被认可为是一种值得工业化
2、生产且极具经济价值的工程材料,其产品分支和新的应用场景正不断衍生,而*基金项目:江苏省大学生创新创业训练计划项目(202211276035Z)、南京工程学院大学生科技创新基金项目(TB202209027)彩色超高性能混凝土在装饰性工程的应用研究*李袁晟 龚子衡 赵士博 吴彤 张依婷(南京工程学院,南京 211670)摘要 彩色超高性混凝土(UHPC)作为一种新型的兼顾结构功能性和装饰性的材料,依托于其超高强度和耐久度的基本性能,具有室内与室外场景、大型工程及小型构件在实际应用中兼容的优势。该新兴材料可转化为广阔的社会和经济效益。本文对UHPC材料发展与前景及其优势、实际应用场景进行了探讨。关键
3、词 土木工程;超高性能混凝土;UHPC;彩色混凝土;装饰混凝土;装配式构件Research on Application of Colored Ultra-high Performance Concrete in Decorative EngineeringLi Yuansheng,Gong Ziheng,Zhao Shibo,Wu Tong,Zhang Yiting(Nanjing Institute of Technology,Nanjing,211670)Abstract:Color UHPC,as a new type of material that balances structu
4、ral functionality and decoration,relies on its basic performance of ultra-high strength and durability,which has the advantage of compatibility between indoor and outdoor scenes,large-scale engineering,and small components in practical applications.This new-emerging material can be transformed into
5、broad social and economic benefits.This article explores the development and prospects,capabilities and advantages,and practical application scenarios of UHPC materials.Keywords:civil engineering,ultra-high performance concrete,UHPC,colored concrete,decorative concrete,prefabricated component成立CCPA-
6、UHPC分会的目的正是为了促进开展我国UHPC领域材料的标准化进程。图1 UHPC发展国内外大事年表1DOI:10.16116/ki.jskj.2023.14.01668 建设科技交流平台2 UHPC的性能及其优势UHPC超高性能混凝土以混凝土为胶结剂,融合各类纤维混合料、减水剂等而产生的胶凝材料聚合料。其秉承常规混凝土的各项优势性能,在具备完善产业链的情形下,其生产制造耗能较低、原材料来源广泛、加工工艺较为便捷、具备超强的耐久性、耐腐蚀、环境适应力等特性。上述特性在建筑幕墙、室内装修、家具制品及公共景观领域的应用非常广泛。尤其是建筑幕墙方面,UHPC的优异性能表现尤为突出。UHPC作为建筑幕
7、墙材料的优势表现在,其高强度的性能特点决定其在无需钢架支持的情况下,实现架设大跨度产品,而高强度的特点可以让UHPC成为建筑的支撑结构,减少支撑钢构,在装饰幕墙的厚度、美观度方面都有更大的优势。同时,UHPC幕墙板的化学稳定性和抗侵蚀力强,可以暴露在各种侵蚀环境下,表现出对酸性介质的高抵抗力,且表面光洁致密度高,防水、抗污、耐污能力强。另外,UHPC造型可塑性强,这一特性也是由于UHPC的高强性能,从而可以实现超高楼空率的各种不规则造型,及实现超大件、超大跨度曲面单件产品,能最大限度地保证建筑幕墙表面造型的流畅性和美观性,这一点是普通GRC和其他幕墙材料无法比拟的突出优点。与铝合金不锈钢金属材
8、料比,UHPC 可实现的造型更自由,可塑性更强;与FRP 树脂材料对比,其主要优势在于防火;树脂为较高防火B2级,而UHPC为A级,且造价相对有优势;与GRC水泥制品对比,UHPC在自洁物理性能上有较大优势,在裂致控制、成品质量保障、长期使用上均有优势表现。3 UHPC的应用场景目前我国涉及UHPC材料的工程应用实例多见于:装配式桥梁预制构件的结构连接、钢-UHPC组合梁的UHPC桥面板、混凝土桥面铺装、UHPC梁桥、水工结构UHPC抗冲磨层、工业建筑UHPC应用建筑幕墙或外立面、预制装配式建筑的构件连接,鉴于本课题致力于研究超高性能混凝土在装饰性工程中的应用,对该领域材料在装饰工程中的应用场
9、景探究及其应用外延拓展。3.1 混凝土路面桥面铺设设计在混凝土桥梁上层铺设钢筋UHPC层,用于维修和加固桥梁的方法由瑞士Brhwiler倡议,这一方法能够显著提高桥梁的刚度、强度,同时提升其抗裂能力、防水性能,起到保护下层混凝土的作用,从而有效延长桥梁寿命。同样地,依据UHPC材料性能,使用或部分使用该材料浇筑的混凝土路面具有的高强性能,对于工程的经济价值和减少维护消耗的长期社会价值,兼具极高的实际社会和经济意义。基于此,本项目所研究的彩色超高性能混凝土材料,实际投入到桥面和路面的铺设和建筑工程中,可以对实际工程对象起到上述优势的提升,同时彩色混凝土装饰性的体现,在于可以直接展现路面桥面的道路
10、标志,以及在不影响交通的前提下,向人们展现图案美观的路面装饰,具有较高的社会意义。目前,基于彩色道路交通标志方面应用,已在国外初步显现。3.2 建筑物外立面、幕墙及其他基于UHPC材料的超高性能,其浇筑的装配构件本身被赋予了极高的性能优势。在装配式建筑中使用UHPC材料构件,使得建筑物或构筑物本身具有极好的使用性能,同时其工程具有极高的精度,于人力成本和后续维护成本方面大大降低。UHPC构件即使在较强的外荷载作用下也极难发生变形损坏,作为外立面、幕墙及外景雕塑等装饰是一种极优的选择。除外立面与幕墙外,由于UHPC材料的性能远超其他混凝土材料设施的使用所需,UHPC材料的生活应用尚未普及,但由于
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