之前在做綠建築的案件時,有看到一個可以計入分數的項目,叫做高性能混凝土,因為平常在用的混凝土都可以直接計入得分,我也沒太在意那是什麼,不過現在有個UHPC超高性能混凝土,著實令人好奇。
由於本業是做營造業的關係,最近開始研究起跟營造業相關上下游產業的公司,我們台股代號最前面的幾家公司,就是跟營造業息息相關的水泥業,尤其是這天字第一號,代號1101的台泥,更是營收規模極大的公司,也怪不得營造廠的簽約量不大時,他們對你愛理不理的態度,畢竟我們一整年的營收可能是他們的尾數而已。又搭上近幾年ESG及全球暖化的話題,建材業也不斷在轉型,這個UHPC,就是台泥在轉型的過程中,產出的其中一個產品,標榜著排碳量比以往的水泥都低,強度比以往的水泥都高,要在未來淨零碳排路上爭取一席之地,我都覺得我快寫成財經報導了。
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▋ UHPC簡介
你去google上打UHPC,比我寫的專業的研究報告很多,不過我是負責簡化說明的那一個,所謂的UHPC,超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete),光強度就嚇死人,平常我們建築物用到五六千磅就已經很多了,101用到一萬磅算很強了吧,這UHPC可以達到兩萬磅以上的強度。
至於最令人驚豔的點還不在這裡,最令人驚豔的是他的碳排,幾乎是傳統水泥的1/10,我是不知道那怎麼算的,但只要他們沒有唬爛,那對減碳還真的是多多益善,畢竟你看現在的夏天幾乎快要在3月就來了,全球暖化很有感,不會跟你我沒關係對吧。
就結構上最直觀的解釋來說,本來設計10000磅混凝土設計100*100公分斷面好了,換成20000磅混凝土就只要一半面積(其實定義上超高性能混凝土的磅數大概在20000磅以上,據說國外可以做到10萬磅),一半面積不是50*50喔,那會變成只剩下1/4斷面積,一半斷面基大概是71公分,就省下不少材料,至少就數量上來說,碳排也減下來了。
另外還有一點也挺特別的是,我們一般的觀念認為混凝土是抗壓材料,鋼筋是抗拉材料,但超高性能混凝土除了抗壓,同時也具備了抗拉的功能,不知道這是不是意味在設計時,鋼筋量可以減少一些,或許可以減少鋼筋密到灌不了漿的情況發生。
最近接觸到一種可以自我修復的自癒混凝土,它的原理是生物性修復,UHPC似乎也有類似功能,不過它修復的原理,據我了解是因為水泥還沒完全水化,所以有裂縫可以靠這些還沒完全水化的材料繼續做化學反應,來達到裂縫修補的功能。
不過UHPC在國外發展已經好幾十年了,台灣到沒什麼普及性,這部分除了成本還有什麼原因我不太清楚,希望有讀者看到可以不吝補充囉。
▋ UHPC運用
google超高性能混凝土的運用,在建築的部分通常不是用在主要結構物上,主要用途比較多在造型外牆,或是一些帷幕裝飾材,這跟我想像中的狀況有點不一樣,國外已經很多此類運用的建築,台灣的部分,能見度相對沒那麼高。
在修繕的部分,橋梁伸縮縫跟橋面版連接的混凝土,也有改以UHPC施作的案例,現在這部分為了可以隔天通車,混凝土大多以超早強混凝土施工, 強度大約在5000磅,直觀上用到超過20000磅強度的UHPC,耐用性應該是更好才對。
另外在結構補強工法上,我的認知比較多在鋼板包覆,比如說,柱外包一圈鋼板,或梁外用鋼板包覆,但這種UHPC似乎可以用類似泥作噴漿的方式在結構外包覆一層超高性能混凝土,這施工性看起來比鋼板包覆方便得多,補強效果似乎也不錯。
我們台灣對很多新式材料的運用推展非常的緩慢,跟法規有那麼一點關係(我這樣保守的講應該不會被怎麼樣吧),如果在整個公共工程的任何一個環節把發包項目的規格寫死了,就有可能被調查是不是綁標,這樣新材料在公共工程的推展,很容易會比較緩慢一些。
▋ UHPC成本
單價的部分我不清楚,我目前沒有碰到使用UHPC的建案,不過即便單價比較高,也可以從數量上降低成本,從網路上查的到的文章來看,簡省掉的混凝土用量跟單價相乘之後,是可以省下成本的,但在台灣是什麼狀況,這部分我就比較不清楚。
仔細看台泥的產品頁面,比較多的是成形的產品,像是外牆版片,預鑄樓板,水泥磚之類的產品,比較特別的是還有儲能櫃,像這種爆炸或燃燒能量非常大的電池儲能設備,用這種超高性能混凝土倒是滿合理的,比較安全。
不過考量到環保的問題,UHPC在後續拆除上應該會那麼一點困難(應該是很大一點),這就有點像CLSM的相反面,灌CLSM是為了好拆,UHPC強度雖高,後續的回收上就不是那麼容易,或許用在預鑄工法上是不錯的選擇,不知道未來有沒有機會看到。
不知道UHPC改成預鑄節塊之後,跟鋼構比起來,成本是誰高誰低,這應該跟設計斷面尺寸,整體體積、鋼筋用量會很有關係,如果真的可以省下成本,說不定可以達成更廣泛的運用,畢竟換到民間工程上來看,成本會變成一大考量。
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▋ 結語
納瓦爾寶典裡有提到,各行各業的財富,都來自於該行業的知識邊界,我想營建業的邊界應該來自於新的工法,新的材料,接下來部落格的撰寫方向,我想朝這個方向探索下去,否則傳統工法再怎麼紀錄,都還是舊工法,不會有進步,也歡迎各界交流囉。