“混凝土”上也可以種植？科技的創新正在將不可能變成可能：制作成透水混凝土，成為海綿城市建設中可滲透地面的主要材料；做成植被型生態混凝土，允許城市建設者們在上面種花種草，將城市還給大自然，環保和綠色建設將成為常態……這些新應用場景正是超高性能混凝土（簡稱為UHPC）被用于城市建設中，不斷出現在日常生活當中。如今，尋找城市建設與生態環境的可持續發展之路，為不可再生資源尋求替代品，這一課題擺在材料專家們的面前。而諸多解決方案當中，超高性能混凝土已經“沖”在最前頭，被廣泛應用于橋梁、建筑物、馬路、城市家具、雨水井蓋、水箅等領域。

　　預測使用壽命至少100年

　　人們印象中的混凝土是一種硬邦邦的建筑材料，但如今新型的超高性能混凝土（UHPC）除了承擔延長建筑壽命的重任外，它還能種植，混凝土也變得更有生命力。其實，由于分子結構不同，材料會表現出不同的特性。最為明顯的就是碳元素，同為碳元素的鉆石和碳是完全不同的兩種產品，硬度也完全不同。同樣可以理解，UHPC除了替代花崗巖，也可以做成透水磚，讓城市建設者在上面種花種草。

　　在1994年，UHPC首次出現并給予準確定義。由于性能卓越，自問世以來，便迅速成為研發主題，并逐步實現應用。而從2000年開始，在礦物粘料和強塑劑的應用上所取得的進步，使UHPC的制造和成本便逐年降低，率先在橋梁建設上實現大規模應用。據了解，截至2016年3月，全球便已經建成88座UHPC橋。發展至今，僅在中國，約有32座橋梁采用UHPC材料。

　　作為一種全新的材料，由于強度極高，在承受相同荷載的前提下，UHPC可以有效減小截面，降低自重。在承擔同樣的載荷方面，UHPC結構的重量僅為鋼筋混凝土結構的1/3，幾乎與鋼結構相近。相比于抗壓強度是15-55MPa的普通混凝土，UHPC的“門檻”是抗壓強度必須高于150MPa。這個抗壓強度只是UHPC的起點，目前國際上的UHPC材料抗壓強度可達到約230MPa。

　　UHPC除了能抗壓外，還能抗折，其抗折強度最高為60MPa。UHPC斷裂能為20000-40000J/㎡，這一數值比鑄鐵還高。在決定耐久性的“磨損系數”上，UHPC僅1.3，為普通混凝土的三分之一。國外根據理論分析、暴露試驗以及實際工程檢驗結果對UHPC結構壽命進行測試，預測其在腐蝕環境中（如海洋環境）可超過200年以上；在非腐蝕環境（如城市建筑）可達1000年。而相對保守的日本指南則認為，在正常環境下，UHPC結構的設計工作壽命為100年。

　　廣州造UHPC性能超國際同類產品

　　中國是在上世紀90年代末引入UHPC，并持續不斷地開展相關研究工作并加以應用。在廣州，對新材料的應用和推廣更具包容性與積極性。廣州華穗威預制件有限公司副總工程師、博士后林東告訴記者，2016年華隧威科研小組啟動UHPC材料的基礎研究工作。在短短兩年里，廣州便形成擁有自主知識產權的UHPC，并實現量產。

　　林東博士介紹，“我們目前量產UHPC材料抗壓強度最高達到255MPa，是普通混凝土的8~10倍；抗折強度最高可達到41MPa，是普通混凝土的10~12倍；電通量僅為4.2庫侖，耐久性能比普通混凝土高3個數量級——相關性能達到甚至超過了國際同類產品。”

　　據了解，目前UHPC制造和生產的過程中，各國存在一定的差異。主要分成兩種，一種是以UHPC為主要材料，需要在生產線上進行“預制”。另外一種，將UHPC作為粉末，現場使用時只需添加規定量的水攪拌均勻即可施工，雖然抗壓強度要比“預制件”稍低，但勝在更靈活、便捷、簡單，性能也較普通水泥為佳。

　　在廣州華穗威預制件有限公司位于番禺的生產基地，記者見到，相同承載力制成的梁截面對比實物， UHPC材料所制成的構件截面尺寸接近于鋼結構構件，明顯小于預應力砼和普通砼——能節省構件占據的空間。

　　改變“重地上，輕地下”的局面

　　林東博士告訴全媒體記者，由UHPC制成的地鐵疏散平臺，已經在廣州地鐵十四號線知識城支線推廣應用。地鐵疏散平臺并非“站臺”，而是一種類似于“棧道”的步行通道，鋪建在地鐵通行的隧道中。絕大多數市民沒有見過地鐵疏散平臺，但作為一種應急設備，必須得有。當地鐵發生臨時停車，需要疏散乘客；當地鐵停運，工作人員需要對軌道進行維護，這一平臺就可以派上用場。

　　以往，地鐵疏散平臺主要以鋼為主要材料，容易生銹、變形。一旦地鐵疏散平臺需要維護，那將是一項大工程。使用UHPC則沒有這些困擾，抗壓強度高，使用壽命長，建成之后基本是免維護。全媒體記者現場進行了體驗，由UHPC制作成的地鐵疏散平臺，地板很薄，目測只有普通水泥的三分之一。而人站在上面，感受到的安穩和厚重，要優于鋼結構。人在上面行走，也不會產生任何噪音。

　　據了解，地鐵疏散平臺只是UHPC應用的“牛刀小試”。更大的應用場景在地下綜合管廊，也就是在城市地下用于集中鋪設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。地下綜合管廊建設和性能的提升，將改變過去城市建設“重地上，輕地下”的局面，將標志著中國城市建設發展方式的轉變。

　　在廣州，UHPC還能制成路緣石、路面磚等市政產品，取代天然石材，用于部分馬路和部分建筑的前廣場上，比如廣園路的一部分步行道。UHPC制作的路緣石、路面磚等市政產品，抗壓強度達到120MPa以上，與花崗巖強度相同、甚至更高。通過配比的調整及表面處理工藝，使市政產品具有與花崗巖相近的表面效果。更為關鍵的是，UHPC可以生產而得，而花崗巖是不可再生資源。

　　“混凝土”上可以種植

　　打造綠色城市 提升綠化率

　　由于透水混凝土具有良好的透水性，是海綿城市建設中可滲透地面的主要材料。然而，目前市面上透水混凝土，當真正達到透水效果時，強度都較低，只能用于景觀道、自行車道等低要求的場合，嚴重影響了透水混凝土的普及。

　　采訪中，記者了解到，UHPC的使用能夠大幅提升透水混凝土的性能，兼顧了強度與透水率兩方面的性能，在達到透水效果時，強度仍能做到C30以上，抗折強度5MPa 以上，是一種真正意義的透水混凝土。

　　林東博士認為，該技術拓寬了透水混凝土的使用范圍，為大幅提高城市中硬化地面的可滲透面積提供了可能，在海綿城市建設中具有廣闊的應用前景。在現場展示環節，日常生活當中常見的水龍頭全開，但地面上沒有任何積水，水都通過地面上的透水鋪裝系統滲透和排放出去。

　　2017年4月7日，廣州市通過《廣州市海綿城市專項規劃》。廣州將通過海綿城市建設，綜合采用“凈、蓄、滯、滲、用、排”等措施，將70%的降雨就地消納和利用。到2030年，城市建成區80%以上的面積達到目標要求。毫無疑問，搭建高性能透水鋪裝系統，是實現這一規劃的關鍵。

　　當孔隙進一步放大，透水混凝土便能成為植被型生態混凝土。這種混凝土就可以用在高層建筑的外表面，成為生態墻，提升綠化率；還可以用在河堤兩岸，確保河堤堅固性同時，還為植被生長留足空間。“在新加波，已有建筑在外表層使用生物墻；在國內還不多見，但這是發展趨勢，也是建設綠色城市的需要。”林東博士說。

　　【知多點】

　　超高性能混凝土

　　超高性能混凝土，英文全稱是Ultra High Performance Concrete，常被簡稱為UHPC。該材料結合了超細粒致密材料設計理論與纖維增強技術，是由超細活性粉末、水泥、高強度纖維等，通過最優化級配設計，經熱合反應等工藝制備而成的復合材料，是目前世界上最結實、最強韌的一種混凝土，代表了未來混凝土的發展方向。

　　UHPC以超高的強度、韌性和耐久性為特征，可顯著改善傳統鋼筋混凝土的不足，在本質上是鋼和混凝土共同融合的新模式。UHPC不同于傳統的高強混凝土（HSC）和鋼纖維混凝土（SFRC），也不是傳統意義“高性能混凝土（HPC）”的高強化，而是性能指標明確的新品種水泥基結構工程材料。

　　透水磚&海綿城市

　　透水磚起源于荷蘭，為使地面不再下沉，荷蘭人制造了一種長200毫米寬100毫米50或60毫米高的小型路面磚鋪設在街道路面上，并使磚與磚之間預留了2毫米的縫隙。當海水倒灌，或者下大雨，水會從磚之間的縫隙中滲入地下。近些年，“海綿城市”成為“綠色環保城市”的重要標簽之一。所謂海綿城市，是指城市在適應環境變化、應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用——要能實現對70%實現滲透和再利用。顯然，透水磚是建設海綿城市主要建筑材料之一。

　　【記者觀察】

　　如果隨著城市化、城鎮化不斷跨步向前，消失掉的是本土藝術、本土風俗，甚至還有“綠水青山”，這是十分堪憂的。城市要往前發展，同時要打贏“藍天白云保衛戰”，仍然存在許多亟須面臨的挑戰。因此，大力發展綠色建筑，推進綠色生態城區建設，提高城鎮供排水、防澇、雨水收集利用、供熱、供氣等基礎設施建設水平……這一切，在一座城市的現代化進程中不可或缺。把城市放在大自然中，把綠水青山保留給城市居民。毋庸置疑，UHPC正是滿足所有要求的關鍵建筑材料。UHPC既是現行技術，也是未來技術發展的趨勢。