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摘要：超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，以下简称UHPC）是由水泥、掺合料、骨料、增韧纤维、外加剂和水等材料制成的具有超高力学性能、超高抗侵蚀性介质渗透性能兼具改善脆性特征的水泥基复合材料。这一材料出现后，其超高的力学性能和耐久性立即引起了世界范围内工程界的广泛关注。此外由于新拌的UHPC具有优异的流动性可以让设计师进行更加自由的塑形，因此UHPC在建筑界也逐渐受到了建筑师们的青睐。目前，UHPC作为主要或部分建筑材料已在多个国家的结构中得到了运用，本文将带您走进UHPC在建筑美学中的部分应用情况。
关键词：超高性能混凝土，建筑美学，美学应用
1超高性能混凝土的性能
超高性能混凝土的“超高”性能主要体现在“强度高”、“耐久性高”和“工作性高”三个方面。在强度方面，我们日常使用的普通强度混凝土强度一般在20～50 MPa之间，而UHPC的抗压强度可以轻松达到120 MPa以上[1]，有些UHPC的抗压强度甚至可以达到200 MPa[2]。而我们日常生活中接触最多的Q235钢的屈服强度标准值为235 MPa，因此UHPC的抗压强度不仅远高于普通强度混凝土，并且接近普通钢材的抗压强度。在耐久性方面，普通混凝土内部具有大量的毛细孔，这些毛细孔形成的通道使外界环境中的碳酸、硫酸盐等物质进入混凝土内部与毛细孔中的碱性溶液发生化学反应，从而降低了混凝土的耐久性[3]。但UHPC的材料设计理念基于“最大堆积理论”[4]，即通过颗粒体系的紧密堆积配制超高密实的混凝土基体，从而大幅降低UHPC的孔隙率。因此，UHPC具有超高耐久性，可以用于海洋、高纬度与高海拔等极端恶劣环境中[5]。在工作性方面，由于UHPC不含粗骨料，新拌UHPC具有优异的流动性，其跳桌扩展度一般不低于22cm[6]。因此UHPC可以适应各种形状的模板，给予设计师更大的自由度。综上所述，基于UHPC优异的力学性能、耐久性和工作性，UHPC的应用可以使结构轻量化，并且具有强烈的视觉美感。设计师也可以借助其优异的性能将天马行空的设计落到实处。此外，由于UHPC密实度高，其构件表面光洁度高、质地细腻有温润如玉之感（图1），使之更适合用于建筑美学方面的表达。
2UHPC建筑美学表现-大跨度结构美
UHPC因其自身“超高”性能表现，最初主要用于桥梁设计，提升桥梁耐久性，满足结构要求的同时减少自重，之后又逐渐被用于建筑的外表皮和结构表达，实现设计师的美学想法。
2.1萨拉戈萨桥（Zaragoza Bridge）-跨越之美
扎哈·哈迪德因为其大胆的造型被称为“解构主义大师”。萨拉戈萨桥是扎哈使用UHPC，实现其大跨度几何结构的代表作品之一（图2）。作为萨拉戈萨北岸地区重要交通连接，整座桥梁呈现曲线状态，是通体白色UHPC主结构与顶部金属板重叠鳞片的组合形态。UHPC的使用保证了270米大跨度空间的稳定，同时呈现扎哈特有的曲线几何美感。
2.2D?etovice河畔的桥梁-隐秘之美
捷克的这座林间桥梁（图3）是D?etovice河上链接村庄的公共空间，设计师利用UHPC的简约和轻薄感，在材料中加入颜料，采用双曲几何结构有着10米的跨度和0.4米的弧度[7]，突破了传统桥梁的局限性，实现了自然界中具有艺术气息的桥梁表现，加入细节的手工打磨，成为隐秘自然中神秘的角落。
2.3路易威登基金會艺术中心-弧形曲面
路易威登基金会艺术馆中心（图4）被一片片玻璃幕墙包裹的空间，如同帆船的外表皮， 创造了内部模糊而暧昧的空间界限。这些幕墙利用UHPC作为结构的轻盈感，通体白色陶瓷质感 承受巨大的应力，最大程度的降低了幕墙的自重，实现19000块UHPC超高性能混凝土面板在9000多平方米的立面的随机摆放，其中16000块面板都具有不同的弧度[8]。弗兰克·盖里美妙的结构造型在新材料的应用下实现了，结构也可以轻盈高贵的呈现。
2.4杭州余杭大剧院-承重结构之美
作为我国建筑中对UHPC超高性能混凝土的首次应用，杭州余杭大剧院（图5）建筑整体采用“框剪+型钢砼（混凝土）”的结构形式，利用UHPC的超高的力学性能，和制作过程中细腻的流动相，实现表面冰面开裂的设计形象，给人以整体合完整的造型映像。同时UHPC 表面材料因其表面细腻，也方便了后期的维护。
3超高性能混凝土构筑美学表现-精致表皮美
UHPC超高性能混凝土作为材料具有超高的耐久性和超高的力学性能，但因其采用比普通混凝土更加细腻的材料制作，其制作过程流动性好，能做出各种细节形态，同时可以通过添加颜色实现表皮色瓷的表现。
3.1马赛塔 -节能环保之美
让·努维尔的马赛塔外墙表皮的设计是整个建筑设计的亮点，采用红白蓝的法国国旗的颜色为主调（图6），结合UHPC创造的细腻构建，和环境很好的融为一体。
这种细腻的外表皮通过设计中轻盈的结构美感，采用UHPC彩色预制构件拼装，形成内部建筑空间最佳的遮阳构筑物，避免光线直射入室内，实现节能环保的作用。同时设计师注意到马赛塔所处的地中海阳光和海风对结构的腐蚀性，利用UHPC的耐久性，可以很好的对抗这一点，是设计师最理想的美学和结构表达材料。
3.2阿布扎比卢浮宫-光影之美
同样出自让·努维尔之手的阿布扎比卢浮宫（图7），在其结构美学中充分体现了传统的阿拉伯建筑文化。整个造型最主要的是覆盖博物馆主体空间直径达180米的巨大圆形穹顶。穹顶采用阿拉伯几何纹理的图案，分成八个层面的叠加构成的复杂纹使得阿布扎比强烈的阳光层层过滤。建筑同样采用UHPC预制穹顶构件组成，其细腻的表面纹理，与通过层层表皮的自然光线的碰撞，实现了室内亲切而梦幻的光影美感。 4结语
由以上案例可以看出，作为新型材料，超高性能混凝土因为其特殊的高超性能，因其抗压性，可以实现大跨度结构，完成大跨度桥梁建造，又因为其铸型时细腻的流动性，可以实现各种精致造型。由于这些特点，超高性能混凝土使得建筑师对构筑物从结构到表面的细节都可以充分表达。天才建筑师鲁迪·里乔蒂（Rudy Ricciot1）曾经对UHPC（超高性能混凝土）这样评价，“我们不知道这种材料将带我们走多远，但我们肯定可以一起改变世界。”[9]的确，科技的力量更像是一座桥，引领着设计师前往创意的王国。
参考文献
[1]中国混凝土与水泥制品协会. 超高性能混凝土基本性能与试验方法（T/CBMF37-2018）[S]. 2018.
[2]Richard P， Cheyrezy M. Composition of reactive powder concretes[J].Cement & Concrete Research，1995; 25（7）： 1501—1511.
[3]Illston J.M.， Domone P.L.J. Construction Materials – Their nature and behavior （3rd Edition）[M]. New York： Spon Press， 2002.
[4]Bache H.H. Compact Reinforced Composite - Basic Principles [R]. CBL Report No. 41， Aalborg Portland， 1987.
[5]Lee MG， Wang YC， Te Chiu C. A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material [J]. Construction Building Materials. 2007， 21：182–9.
[6]孫世国，鲁艳朋.超高性能混凝土国内外研究进展[J]. 科学技术与工程，2018， 18（20）：184-199.
[7] Aoc architectsKlokner Institute at CTU in Prague. D?etovice河畔的桥梁和雕塑景观，捷克 / Ond?ej Císler + Petr Tej[EB/OL]. [2019年11月13]. https：//www.gooood.cn/bridge-over-the-dretovice-stream-by-ondrej-cisler-and-petr-tej.htm.
[8] 搜狐. 普利兹克奖得主是怎样玩转UHPC这个材料界的新宠的 [EB/OL]. [2020年3月5日]. https：//www.sohu.com/a/377809627_100044878.
[9] VIP景观网. 超高性能混凝土（UHPC）是什么？[EB/OL]. [2021年4月1日].https：//www.landscape.vip/chaogaoxingnenghunningtuuhpcshishenme.html.
关键词：超高性能混凝土，建筑美学，美学应用
1超高性能混凝土的性能
超高性能混凝土的“超高”性能主要体现在“强度高”、“耐久性高”和“工作性高”三个方面。在强度方面，我们日常使用的普通强度混凝土强度一般在20～50 MPa之间，而UHPC的抗压强度可以轻松达到120 MPa以上[1]，有些UHPC的抗压强度甚至可以达到200 MPa[2]。而我们日常生活中接触最多的Q235钢的屈服强度标准值为235 MPa，因此UHPC的抗压强度不仅远高于普通强度混凝土，并且接近普通钢材的抗压强度。在耐久性方面，普通混凝土内部具有大量的毛细孔，这些毛细孔形成的通道使外界环境中的碳酸、硫酸盐等物质进入混凝土内部与毛细孔中的碱性溶液发生化学反应，从而降低了混凝土的耐久性[3]。但UHPC的材料设计理念基于“最大堆积理论”[4]，即通过颗粒体系的紧密堆积配制超高密实的混凝土基体，从而大幅降低UHPC的孔隙率。因此，UHPC具有超高耐久性，可以用于海洋、高纬度与高海拔等极端恶劣环境中[5]。在工作性方面，由于UHPC不含粗骨料，新拌UHPC具有优异的流动性，其跳桌扩展度一般不低于22cm[6]。因此UHPC可以适应各种形状的模板，给予设计师更大的自由度。综上所述，基于UHPC优异的力学性能、耐久性和工作性，UHPC的应用可以使结构轻量化，并且具有强烈的视觉美感。设计师也可以借助其优异的性能将天马行空的设计落到实处。此外，由于UHPC密实度高，其构件表面光洁度高、质地细腻有温润如玉之感（图1），使之更适合用于建筑美学方面的表达。
2UHPC建筑美学表现-大跨度结构美
UHPC因其自身“超高”性能表现，最初主要用于桥梁设计，提升桥梁耐久性，满足结构要求的同时减少自重，之后又逐渐被用于建筑的外表皮和结构表达，实现设计师的美学想法。
2.1萨拉戈萨桥（Zaragoza Bridge）-跨越之美
扎哈·哈迪德因为其大胆的造型被称为“解构主义大师”。萨拉戈萨桥是扎哈使用UHPC，实现其大跨度几何结构的代表作品之一（图2）。作为萨拉戈萨北岸地区重要交通连接，整座桥梁呈现曲线状态，是通体白色UHPC主结构与顶部金属板重叠鳞片的组合形态。UHPC的使用保证了270米大跨度空间的稳定，同时呈现扎哈特有的曲线几何美感。
2.2D?etovice河畔的桥梁-隐秘之美
捷克的这座林间桥梁（图3）是D?etovice河上链接村庄的公共空间，设计师利用UHPC的简约和轻薄感，在材料中加入颜料，采用双曲几何结构有着10米的跨度和0.4米的弧度[7]，突破了传统桥梁的局限性，实现了自然界中具有艺术气息的桥梁表现，加入细节的手工打磨，成为隐秘自然中神秘的角落。
2.3路易威登基金會艺术中心-弧形曲面
路易威登基金会艺术馆中心（图4）被一片片玻璃幕墙包裹的空间，如同帆船的外表皮， 创造了内部模糊而暧昧的空间界限。这些幕墙利用UHPC作为结构的轻盈感，通体白色陶瓷质感 承受巨大的应力，最大程度的降低了幕墙的自重，实现19000块UHPC超高性能混凝土面板在9000多平方米的立面的随机摆放，其中16000块面板都具有不同的弧度[8]。弗兰克·盖里美妙的结构造型在新材料的应用下实现了，结构也可以轻盈高贵的呈现。
2.4杭州余杭大剧院-承重结构之美
作为我国建筑中对UHPC超高性能混凝土的首次应用，杭州余杭大剧院（图5）建筑整体采用“框剪+型钢砼（混凝土）”的结构形式，利用UHPC的超高的力学性能，和制作过程中细腻的流动相，实现表面冰面开裂的设计形象，给人以整体合完整的造型映像。同时UHPC 表面材料因其表面细腻，也方便了后期的维护。
3超高性能混凝土构筑美学表现-精致表皮美
UHPC超高性能混凝土作为材料具有超高的耐久性和超高的力学性能，但因其采用比普通混凝土更加细腻的材料制作，其制作过程流动性好，能做出各种细节形态，同时可以通过添加颜色实现表皮色瓷的表现。
3.1马赛塔 -节能环保之美
让·努维尔的马赛塔外墙表皮的设计是整个建筑设计的亮点，采用红白蓝的法国国旗的颜色为主调（图6），结合UHPC创造的细腻构建，和环境很好的融为一体。
这种细腻的外表皮通过设计中轻盈的结构美感，采用UHPC彩色预制构件拼装，形成内部建筑空间最佳的遮阳构筑物，避免光线直射入室内，实现节能环保的作用。同时设计师注意到马赛塔所处的地中海阳光和海风对结构的腐蚀性，利用UHPC的耐久性，可以很好的对抗这一点，是设计师最理想的美学和结构表达材料。
3.2阿布扎比卢浮宫-光影之美
同样出自让·努维尔之手的阿布扎比卢浮宫（图7），在其结构美学中充分体现了传统的阿拉伯建筑文化。整个造型最主要的是覆盖博物馆主体空间直径达180米的巨大圆形穹顶。穹顶采用阿拉伯几何纹理的图案，分成八个层面的叠加构成的复杂纹使得阿布扎比强烈的阳光层层过滤。建筑同样采用UHPC预制穹顶构件组成，其细腻的表面纹理，与通过层层表皮的自然光线的碰撞，实现了室内亲切而梦幻的光影美感。 4结语
由以上案例可以看出，作为新型材料，超高性能混凝土因为其特殊的高超性能，因其抗压性，可以实现大跨度结构，完成大跨度桥梁建造，又因为其铸型时细腻的流动性，可以实现各种精致造型。由于这些特点，超高性能混凝土使得建筑师对构筑物从结构到表面的细节都可以充分表达。天才建筑师鲁迪·里乔蒂（Rudy Ricciot1）曾经对UHPC（超高性能混凝土）这样评价，“我们不知道这种材料将带我们走多远，但我们肯定可以一起改变世界。”[9]的确，科技的力量更像是一座桥，引领着设计师前往创意的王国。
参考文献
[1]中国混凝土与水泥制品协会. 超高性能混凝土基本性能与试验方法（T/CBMF37-2018）[S]. 2018.
[2]Richard P， Cheyrezy M. Composition of reactive powder concretes[J].Cement & Concrete Research，1995; 25（7）： 1501—1511.
[3]Illston J.M.， Domone P.L.J. Construction Materials – Their nature and behavior （3rd Edition）[M]. New York： Spon Press， 2002.
[4]Bache H.H. Compact Reinforced Composite - Basic Principles [R]. CBL Report No. 41， Aalborg Portland， 1987.
[5]Lee MG， Wang YC， Te Chiu C. A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material [J]. Construction Building Materials. 2007， 21：182–9.
[6]孫世国，鲁艳朋.超高性能混凝土国内外研究进展[J]. 科学技术与工程，2018， 18（20）：184-199.
[7] Aoc architectsKlokner Institute at CTU in Prague. D?etovice河畔的桥梁和雕塑景观，捷克 / Ond?ej Císler + Petr Tej[EB/OL]. [2019年11月13]. https：//www.gooood.cn/bridge-over-the-dretovice-stream-by-ondrej-cisler-and-petr-tej.htm.
[8] 搜狐. 普利兹克奖得主是怎样玩转UHPC这个材料界的新宠的 [EB/OL]. [2020年3月5日]. https：//www.sohu.com/a/377809627_100044878.
[9] VIP景观网. 超高性能混凝土（UHPC）是什么？[EB/OL]. [2021年4月1日].https：//www.landscape.vip/chaogaoxingnenghunningtuuhpcshishenme.html.