淺談新型建筑幕墻外裝飾材料(UHPC板)在幕墻中的應(yīng)用

李樹(shù)娜 張帥

摘要：建筑幕墻在我國(guó)已經(jīng)大面積使用好多年，但是隨著建筑形狀的復(fù)雜化越來(lái)越高，傳統(tǒng)的玻璃幕墻已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)師的想象要求，而UHPC板恰恰能夠填補(bǔ)這個(gè)空白，它能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜造型，工廠(chǎng)預(yù)制，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到我國(guó)的建筑幕墻外裝飾材料中。

關(guān)鍵字：超高性能混凝土超高強(qiáng)高韌性高耐久新型建筑外裝飾材料

引言：超高性能水泥，又稱(chēng)UHPC，這種材料作為工程受力材料已經(jīng)有好多年了，但是作為建筑外裝飾材料還是近幾年才開(kāi)始大量采用的。UHPC作為中國(guó)未來(lái)的最關(guān)鍵的建筑構(gòu)件和制品材料，因其所具備的優(yōu)良力學(xué)和高耐久性能，目前正在中國(guó)國(guó)內(nèi)的土木基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)造與施工領(lǐng)域中逐步推廣使用。相信未來(lái)UHPC將在中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展土木結(jié)構(gòu)建設(shè)上將獲得迅速推廣應(yīng)用。而隨著近年來(lái)中國(guó)國(guó)內(nèi)外UHPC工程應(yīng)用的進(jìn)一步推廣，中國(guó)有關(guān)公司與工程設(shè)計(jì)單位也迫切希望及時(shí)發(fā)布相關(guān)的設(shè)計(jì)與技術(shù)規(guī)程，以推動(dòng)先進(jìn)建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用。本規(guī)程制定的主要目的，是對(duì)UHPC結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計(jì)工作加以規(guī)范與引導(dǎo)，以提高中國(guó)國(guó)內(nèi)UHPC基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)更有據(jù)可依。

一、UHPC材料組成

1.砂漿材料：混凝土結(jié)構(gòu)工程一般應(yīng)采用硅酸鹽砂漿、一般硅酸鹽砂漿、中熱硅酸鹽水泥以及白色硅酸鹽水泥混凝土基礎(chǔ)施工。硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范中相關(guān)規(guī)定，白色硅酸鹽應(yīng)滿(mǎn)足GB/T2015的有關(guān)規(guī)范。在采用其他類(lèi)型的混凝土材料時(shí)，須經(jīng)過(guò)測(cè)試認(rèn)證，在達(dá)到超高性能的砂漿混凝土材料設(shè)計(jì)特性條件時(shí)可采用。

2.礦石填充料中：硅灰宜滿(mǎn)足GB/T27690的規(guī)定要求，SiO：含量應(yīng)超過(guò)百分之九十。石英粉的SiO：含量宜超過(guò)百分之九十五，低于零點(diǎn)一六mm粒徑的顆粒比例宜超過(guò)百分之九十五，氯化物離子濃度不應(yīng)超過(guò)百分之零點(diǎn)零二，硫化物或硫酸鹽濃度不應(yīng)超過(guò)百分之零點(diǎn)五零，海桐濃度不應(yīng)超過(guò)百分之零點(diǎn)五零。

3.骨料質(zhì)量：混凝土外加劑須符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)范，與混凝土和礦物填充料之間具有良好的適應(yīng)性關(guān)系，并須經(jīng)過(guò)測(cè)試認(rèn)證，在達(dá)到超高性能的混凝土設(shè)計(jì)特性要求時(shí)可采用。

4.外加劑：減水劑方面應(yīng)采用降水量不低于百分之三十的高性能減水劑。

5.玻璃纖維：選擇直徑為6mm～25mm、孔徑為0.10mm～0.25mm、微細(xì)鋼纖維。并須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試認(rèn)證。

6.水：拌合用水應(yīng)符合JGJ63的規(guī)定。

二、UHPC性能特點(diǎn)

UHPC同時(shí)具備"特高強(qiáng)、高柔韌和高耐久"的特點(diǎn)。"特高強(qiáng)"指UHPC可達(dá)到混凝土基材質(zhì)硬度飛躍式的提升，更主要的是UHPC可以利用鋼玻璃纖維的硬度及其與膠凝材料漿體的牢固粘接來(lái)完成拉伸的"應(yīng)力硬化"動(dòng)作，從而具有很大的應(yīng)力性能;鋼纖維體積摻量百分之一～百分之二的UHPC，也可跨入高韌性建筑材料的隊(duì)列。UHPC的基本生產(chǎn)原料，一般有混凝土、硅灰、超高效減水劑、細(xì)骨料和玻璃纖維（鋼玻璃纖維或復(fù)合型有機(jī)玻璃纖維）。UHPC可以減少施工成本、模具生產(chǎn)成本、勞動(dòng)力成本和維護(hù)成本等，增加施工現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定性，施工速度和工程生命周期。

UHPC的高度密實(shí)性和優(yōu)異的工作特性，使它和鋼筋等相互接觸的材料表面產(chǎn)生了很高的光滑度，外面的危害介質(zhì)也很難入侵到UHPC中去，而且UHPC中的染色劑等組成部分也無(wú)法直接向外部析出，因此利用這一特性可以將UHPC作為建筑的外墻裝飾材料。

三、檢測(cè)檢驗(yàn)

UHPC是一類(lèi)高強(qiáng)度，高韌性，孔隙率極低的超高強(qiáng)度混凝土基礎(chǔ)建筑材料。它的基本應(yīng)用機(jī)理為：利用增加組織成份的細(xì)度和活力，不采用粗骨料時(shí)，將物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔洞和微裂縫縮減至最小化，以達(dá)到超高硬度和高耐久性。

高強(qiáng)、耐火，防爆，耐冰雹，防化學(xué)侵蝕：倍立達(dá)的UHPC超高性能水泥外墻板性能優(yōu)異，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，無(wú)須另加鋼材直徑等的支撐，就可以做到更薄界面、更長(zhǎng)的跨距，輕質(zhì)而優(yōu)雅，具有設(shè)計(jì)創(chuàng)造性。

延展性：水泥基底材料與金屬纖維和有機(jī)玻璃纖維的組合，達(dá)到了耐壓性能與抗折強(qiáng)度之間的有機(jī)平衡。

自然保養(yǎng)類(lèi)的超高性能混凝土試塊，無(wú)特殊條件下，試驗(yàn)?zāi)挲g范圍應(yīng)該28d。試塊須在標(biāo)準(zhǔn)蒸汽保養(yǎng)完畢后，存放在GB/T50081規(guī)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中至實(shí)驗(yàn)?zāi)挲g范圍。超高性能混凝土的干燥收縮試驗(yàn)和早齡期自壓縮試件的實(shí)驗(yàn)?zāi)挲g范圍。

四、建筑外裝飾采用UHPC的意義

在今后比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)建筑物外墻裝修裝飾材料產(chǎn)業(yè)仍會(huì)處在一次重大建設(shè)時(shí)代，而隨著社會(huì)對(duì)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展等要求的日益增強(qiáng)，對(duì)砼性能的需求也將會(huì)愈來(lái)愈高，對(duì)于進(jìn)一步增強(qiáng)砼的利用率，采用UHPC材料很有必要的。高性能水泥研制與推廣是強(qiáng)化節(jié)水低耗、放置嚴(yán)重大氣污染的有效途徑，可以改善建筑物外裝的品質(zhì)，延長(zhǎng)建筑物外裝的壽命，增強(qiáng)抗災(zāi)減害的能力，可以促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。為中國(guó)的UHPC工程技術(shù)、混凝土材料研究和施工走在世界前面，作出了積極的貢獻(xiàn)。幕墻已有的非透光性建筑外裝飾材料有石材，鋁板等，但是石材密度大，強(qiáng)度不夠，不能做到大板塊;鋁板又缺乏厚重感，因此UHPC板是很好建筑外裝飾材料的替代材料。

五、工程應(yīng)用

用于建筑外裝飾的UHPC 板材一般都是在工廠(chǎng)預(yù)裝到背負(fù)鋼架上，UHPC板材預(yù)埋錨栓，錨栓間距通長(zhǎng)不大于800mm，預(yù)埋錨栓與鋼架固定好再運(yùn)輸?shù)焦さ?，到工地后，采用吊?chē)等設(shè)備把連帶鋼架的整塊UHPC板吊裝就位，與主體預(yù)埋件進(jìn)行連接，這種做法單塊板塊最大可以達(dá)到80m2，長(zhǎng)度可以達(dá)到12米，使用壽命很長(zhǎng)，可以達(dá)到200年，可以做出豐富的造型，在工廠(chǎng)預(yù)制完成，精度很高，表面效果好，質(zhì)感顏色豐富。同時(shí)，UHPC的固定方式還有，干掛，背栓之分。防火性能為A級(jí)，不燃燒體，熔點(diǎn)1000多度，顏色豐富，冷暖色調(diào)分明無(wú)色差，表面具有自潔功能，可以防塵、防水、光催化三位一體功能，自潔效果特優(yōu)。工程案例包括：蘇州嘉德藝術(shù)中心，寧波諾丁漢大學(xué)國(guó)際科技創(chuàng)新孵化園，松江職工活動(dòng)中心，深圳科技園展示中心。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合UHPC的特點(diǎn)已經(jīng)在建筑外裝飾上的應(yīng)用可知道，該種材料必將被更多的建筑師所喜愛(ài)，他的使用范圍會(huì)越來(lái)越廣。

參考資料：

[1]人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ336[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2016[2]超高性能混凝土（UHPC）技術(shù)要求T∕CECS 10107[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2020