Το UHPC θεωρείται ένα από τα πιο καινοτόμα υλικά μηχανικής με βάση το τσιμέντο του 20ου αιώνα. Επί του παρόντος, η Γαλλία, η Ελβετία, η Δανία, η Κίνα, η Ιαπωνία και οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι όλες χώρες με ενεργό ανάπτυξη UHPC. Αυτές οι χώρες έχουν δεσμευτεί στην έρευνα σχετικά με τις σχετικές τεχνολογίες και τις τάσεις ανάπτυξης κοινών κατασκευών, όπως μεμονωμένα κτίρια, καταστρώματα γεφυρών και τις κοινές συνδέσεις τους, και γέφυρες. Δομική και αναπαλαίωση, μπαλκόνι, κατασκευή σκάλας, και άλλα.
• Εφαρμογές πεζογέφυρας και καταστρώματος γέφυρας
Στην Ισπανία, υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι ιδρυμάτων που προωθούν την εφαρμογή σε αυτόν τον τομέα. Μάλιστα, η πρώτη εφαρμογή του UHPC στην Ισπανία ανάγεται στο 2003, στο έργο σύνθετης δομής του Μουσείου Reina Sofia στη Μαδρίτη. Το Ductal®-AF χρησιμοποιείται για τη χύτευση κατασκευής με ύψος 16m και διάμετρο 32cm. Δυστυχώς, υπάρχουν λίγες πληροφορίες για αυτό το έργο, το οποίο αποτελεί επίσης ορόσημο για το UHPC διεθνώς.
Η δεύτερη εφαρμογή του UHPC στην Ισπανία ήρθε μια δεκαετία αργότερα, το 2013 όταν ολοκληρώθηκε μια πεζογέφυρα στη χαράδρα του Oveja στη μεσογειακή πόλη του Αλικάντε. Με άνοιγμα 43 μέτρα και πλάτος 3 μέτρα, η κατασκευή έγινε η πρώτη πεζογέφυρα στον κόσμο με δοκούς που κατασκευάστηκε αποκλειστικά με UHPC. Το μείγμα UHPC χρησιμοποιεί τοπικά διαθέσιμα υλικά και έχει μέση αντοχή σε θλίψη 150mpa μετά τη σκλήρυνση με αέρα.
Δεδομένου ότι η Βαλένθια είναι μια ανοιχτή πόλη, προτάθηκε το σχέδιο κατασκευής και το τελικό έργο υλοποιήθηκε.
Η κατασκευή έλαβε το Βραβείο Πολιτικού Μηχανικού 2013 από την Ισπανική Ένωση Πολιτικών Μηχανικών ACHE, καθώς και το Βραβείο Αρχιτεκτονικής ACI 2019 ως αναγνώριση της εξαιρετικής συμβολής των σχεδιαστών του έργου στη βιομηχανία. Τώρα, σχεδόν 10 χρόνια αργότερα, η κατασκευή δεν απαιτεί συντήρηση και παραμένει σε άριστη κατάσταση παρά το γεγονός ότι εκτίθεται σε περιβάλλον1- επιπέδου XS.
Μετά από αυτήν την επιτυχημένη εμπειρία, δύο ακόμη πεζογέφυρες κατασκευάστηκαν το 2014. Η μία βρίσκεται στον αυτοκινητόδρομο V-21 στο Puçol της Βαλένθια και η άλλη είναι η πεζογέφυρα Guadassuar που κατασκευάστηκε το 2016.
Η δομή της πεζογέφυρας έχει άνοιγμα 30-33m, επιτυγχάνοντας μια πιο βιομηχανική, προκατασκευασμένη λύση που της επιτρέπει να επιτυγχάνει ελάχιστο κόστος συντήρησης σε σύγκριση με άλλες επιλογές.
Τα καταστρώματα όλων αυτών των πεζογεφυρών είναι μη ενισχυμένα πάνελ UHPC πάχους 35 mm, κατασκευασμένα από μείγμα UHPC και χαλύβδινων ινών με άκρο άγκιστρου. Από το 2016, αυτή η λύση έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλούς διαφορετικούς τύπους έργων ως τεχνικά δάπεδα σε διαστάσεις έως 2×3 m.
Το 2021, η τέταρτη πεζογέφυρα UHPC της Ισπανίας εγκαταστάθηκε στη Sollana, με άνοιγμα 15,4 μέτρα. Πριν από το τέλος του 2022, μια δεύτερη πεζογέφυρα με άνοιγμα 35 μέτρων θα τεθεί σε χρήση κοντά στη Βαλένθια.
• Εφαρμογή πλωτών κατασκευών σε υπεράκτια ράντζα
Το 2015, η τοπική υπηρεσία έρευνας και ανάπτυξης UHPC εντόπισε ένα σημαντικό πρόβλημα εμμονής στον τομέα της υδατοκαλλιέργειας: η Γαλικία διαθέτει 3.337 πλωτές φάρμες που χρησιμοποιούνται για τη συγκομιδή μυδιών και η διάρκεια ζωής τους σπάνια υπερβαίνει τα 10-15 χρόνια. Ως εκ τούτου, αποφάσισαν να σχεδιάσουν μια πλωτή δομή παρόμοια με τις δοκούς UHPC. Η δομή δέσμης UHPC μπορεί να διατηρήσει το ίδιο βάρος, η δομή είναι πιο προσαρμόσιμη στην κρούση των κυμάτων και έχει καλύτερη ανθεκτικότητα. Ως εκ τούτου, δημιουργήθηκαν πλωτές κατασκευές που κατασκευάστηκαν από το UHPC. Τον Οκτώβριο του 2016, η ομάδα εγκατέστησε το πρώτο πρωτότυπο πλωτής σχεδίας 365㎡ για το AZTI στην Κανταβρική Θάλασσα. Αυτό έγινε η πρώτη πλωτή κατασκευή UHPC στον κόσμο και η πρώτη εφαρμογή αυτού του υλικού στην υδατοκαλλιέργεια.
Από την άποψη της επιχειρηματικής στρατηγικής, η ιδέα της διάθεσης ενός τέτοιου προϊόντος στην αγορά μπορεί να φαίνεται τρελή, καθώς οι πλωτές φάρμες UHPC έχουν τέσσερα σαφή εμπόδια:
Οι ψαράδες έχουν εγγενή εννοιολογικά εμπόδια: δεν πιστεύουν στο σκυρόδεμα επειδή βλέπουν πολλή διάβρωση στο λιμάνι.
Εμπόδια μεταφοράς: Το εργοστάσιο παραγωγής προϊόντων UHPC απέχει 1,000χλμ από τη Γαλικία, όπου η παραδοσιακή πρώτη ύλη για πλωτές σχεδίες (ξύλο ευκαλύπτου) είναι άφθονη, πράγμα που σημαίνει ότι η χρήση της νέας λύσης θα αντιμετωπίσει διπλές δυσκολίες.
Εμπόδιο τιμών: Οι λύσεις UHPC είναι 25% πιο ακριβές από τις παραδοσιακές λύσεις.
Εμπόδιο γνώσης: Οι εγκαταστάσεις Ε&Α της UHPC είναι ειδικοί σε προηγμένα υλικά, αλλά όχι στην καλλιέργεια θαλασσινών.
Παρά τα πολυάριθμα εμπόδια παραπάνω, υπάρχει ένα βασικό γεγονός που επιτρέπει σε ιδρύματα Ε&Α και επαγγελματίες να εισέλθουν στην αγορά: οι πελάτες είναι οι συντηρητές των πλωτών σχεδίων και γνωρίζουν ακριβώς πόσα χρήματα ξοδεύουν κάθε χρόνο για την προστασία και την επισκευή ξύλινων κατασκευών. Ως εκ τούτου, τονίζεται το πλεονέκτημα των πλωτών κατασκευών UHPC στη μείωση του κόστους συντήρησης, καθιστώντας πιο λογικό την είσοδό τους στην αγορά. Αυτήν τη στιγμή υπάρχουν περισσότερα από 20,000 τετραγωνικά μέτρα πλωτών κατασκευών σχεδίων UHPC που χρησιμοποιούνται στη Γαλικία, τη Βαλένθια, την Αδριατική Θάλασσα, τη Βόρεια Θάλασσα και τη Βαλτική Θάλασσα.
Κατάσταση επιθεώρησης της πρώτης σχεδίας UHPC 5 χρόνια μετά την εγκατάσταση (2016-2021). Παρά το γεγονός ότι ανήκει σε περιβαλλοντική κατηγορία XS3 και αντέχει σε κύματα έως και 1,2 m, η κατασκευή παραμένει σε καλή κατάσταση χωρίς σημάδια διάβρωσης. Οι πλωτές σχεδίες UHPC αντέχουν κύματα έως και 3,7 μέτρα. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την πλωτή σχεδία στις εκβολές του ποταμού Baiona στη Γαλικία, εξακολουθεί να είναι σε άριστη κατάσταση.
• Δομικές εφαρμογές γέφυρας αυτοκινητοδρόμων
Το 2018 ολοκληρώθηκε η πρώτη οδική γέφυρα UHPC της Ισπανίας. Το έργο ολοκλήρωσε κυρίως την εγκατάσταση καταστρώματος οδικής γέφυρας ανοίγματος 7 μέτρων (η γέφυρα υπέστη ζημιές από τη ροή του ποταμού Βέρνισσα το 2007).
Το σχέδιο αποτελείται από τρία αμφίδρομα προκατασκευασμένα στοιχεία UHPC (πάχους 40 cm) για να αντέχουν σε μελλοντικές πλημμύρες υψηλής ροής και να βελτιώνουν την ανθεκτικότητα.
Το 2019, μια γέφυρα στην Alcira (50 χιλιόμετρα μακριά από την προηγούμενη) χτυπήθηκε από φορτηγό, καταστρέφοντας τις αρχικές δύο διπλές δοκούς T. Ο εργολάβος σχεδίασε νέες δοκούς UHPC έτσι ώστε αν υπάρξουν νέες συγκρούσεις στο μέλλον, οι δοκοί να μην καταστραφούν. Οι νέες διπλές δοκοί T UHPC προεντεταίζονται και κατασκευάζονται στο εργοστάσιο στις ίδιες διαστάσεις με τις άθικτες κοινές δοκούς σκυροδέματος.
• Εφαρμογές επισκευής κτιριακών κατασκευών
Το 2020, μετά το παγκόσμιο lockdown που προκλήθηκε από τη νόσο του κοροναϊού (COVID-2019), τα υλικά UHPC προσφέρουν δυνατότητες για μια ποικιλία σεναρίων εφαρμογής. Το 2021, μια ισπανική εταιρεία χρησιμοποίησε το UHPC για να αναπαλαιώσει ένα τετραώροφο ιστορικό κτίριο. Το κτίριο, που χτίστηκε το 1900, απαιτούσε αυξημένα μέγιστα σχεδιαστικά φορτία και έπρεπε να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις ελάχιστου ύψους δαπέδου. Λόγω προβλημάτων ύψους, δεν επιτρεπόταν η τοποθέτηση τυπικών δαπέδων από σκυρόδεμα ή χάλυβα. Επιπλέον, δεδομένων των ειδικών απαιτήσεων διατήρησης αυτού του κτιρίου πολιτιστικής κληρονομιάς, ορισμένα ξύλινα δάπεδα χρειάστηκε να ενσωματωθούν ως νέοι όροφοι.
Για τους λόγους αυτούς, το κτίριο ανακαινίστηκε με υλικά UHPC. Η λύση ελαχιστοποίησε το βάρος ανά τετραγωνικό μέτρο δαπέδου, αποφεύγοντας την υπερφόρτωση του ιστορικού κτιρίου. Το UHPC προσφέρει απόδοση 40% μετά από 24 ώρες, επομένως διευκολύνει την πρόοδο του έργου και την έγκαιρη αφαίρεση του ξυλότυπου.
• Ανάπτυξη και εφαρμογή λειτουργικών εξαρτημάτων (πισίνα)
Το 2021, η Casas InHaus, μια ισπανική εταιρεία προκατασκευασμένων κατοικιών, σχεδίασε μια πισίνα με πρόβολο μήκους 12 μέτρων. Η αύξηση του μήκους του προβόλου ήταν η πιο δύσκολη. Η χρήση UHPC μειώνει το βάρος κατά 70% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές κατασκευές από σκυρόδεμα, άρα το πάχος των μελών μειώνεται και έχει μεγαλύτερη αρχιτεκτονική αξία. Αυτή η περίπτωση δείχνει ότι το ελαφρύ βάρος των κατασκευών UHPC όχι μόνο μπορεί να μειώσει το κόστος αλλά και να προσφέρει πρόσθετη αξία μέσω αισθητικών και καλλιτεχνικών εφέ, επιτρέποντας στους πελάτες να επιλέξουν λύσεις που δεν μπορούν να επιτευχθούν με άλλα υλικά.
• Εφαρμογές ηλιακών πλωτών κατασκευών
Το 2022, εξαρτήματα UHPC θα χρησιμοποιηθούν σε πλωτές ηλιακές εγκαταστάσεις. Αυτή είναι η πρώτη φορά στον κόσμο που χρησιμοποιούνται υλικά UHPC για την επίλυση προβλημάτων που αντιμετωπίζονται σε υπεράκτια φωτοβολταϊκά έργα. Ο πατενταρισμένος σχεδιασμός προστατεύει την πλατφόρμα πλωτής UHPC από την κρούση των κυμάτων, ενώ χρησιμεύει ως ενισχυτικό για την ελαχιστοποίηση του αριθμού των αγκυροβολιών για την επίτευξη του στόχου της μείωσης του κόστους. Αυτή η λύση είναι αυτή τη στιγμή διαθέσιμη στην αγορά. Ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται στη μεγαλύτερη τεχνητή λίμνη της Ευρωπαϊκής Ένωσης και η εγκατάσταση είναι η μεγαλύτερη πλωτή ηλιακή μονάδα παραγωγής ενέργειας σε φράγμα στην Ευρωπαϊκή Ένωση.
Η χρήση UHPC είναι πιο ανταγωνιστική από άλλα υλικά, επειδή τόσο η ανθεκτικότητα όσο και η ελαφρότητα παρέχουν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα σε αυτήν την εφαρμογή. Η ανθεκτικότητα είναι σημαντική λόγω φθοράς από υγρές συνθήκες και κύματα.
Η ελαφρότητα του διαλύματος αντανακλάται στις ακόλουθες πτυχές:
Η μέση πυκνότητα ενός πλακιδίου είναι μικρότερη από 1. Εάν η πλάκα πλωτήρα είναι πιο λεπτή, το βάρος είναι μικρότερο, επομένως η πυκνότητα μπορεί να διατηρηθεί κάτω από 1 μειώνοντας το πάχος της πλάκας πλωτήρα, εξοικονομώντας έτσι περισσότερο βάρος και μειώνοντας το κόστος. Αυτό καθιστά τα ποντονάρια UHPC σημαντικά ανταγωνιστικά με τις παραδοσιακές λύσεις σκυροδέματος.
Τα ελαφριά μέλη απαιτούν μειωμένο βύθισμα για να επιπλέουν και επομένως μειωμένες υδροδυναμικές δυνάμεις, γεγονός που εξοικονομεί σημεία πρόσδεσης και κόστος σύνδεσης.
Το κόστος μεταφοράς και λειτουργίας μπορεί να μειωθεί σημαντικά, με αυτή την περίπτωση το κόστος μεταφοράς να μειώνεται στο μισό σε σύγκριση με τις παραδοσιακές λύσεις.
• Δομικές εφαρμογές πλωτών υποσταθμών
Η αντοχή, η ελαφρότητα, η αντοχή στη φωτιά και η ευελιξία είναι τα κύρια πλεονεκτήματα του πλωτού υποσταθμού στο εργοστάσιο της Alqueva. Αυτός ο υποσταθμός είναι μια βοηθητική λύση υποστήριξης για την «Ηλιακή Πλωτή Δομή» που αναφέρθηκε παραπάνω, καθιστώντας τον τον πρώτο υποσταθμό στον κόσμο που ολοκληρώθηκε με χρήση UHPC. Το μέγεθος του υποσταθμού είναι 12,3mx6,5m, το πάχος είναι 1,29m, και στο κέντρο έχει σχεδιαστεί ένα δοχείο 22t.
Αυτές οι επιτυχημένες εφαρμογές αποδεικνύουν ότι οι Ισπανοί μηχανικοί και χρήστες έχουν μια βαθύτερη και βαθύτερη κατανόηση των δυνατοτήτων του UHPC.
