UHPC jest uważany za jeden z najbardziej innowacyjnych materiałów konstrukcyjnych na bazie cementu XX wieku. Obecnie Francja, Szwajcaria, Dania, Chiny, Japonia i Stany Zjednoczone to kraje z aktywnym rozwojem UHPC. Kraje te są zaangażowane w badania nad powiązanymi technologiami i trendami rozwojowymi wspólnych konstrukcji, takich jak pojedyncze budynki, pomosty i ich wspólne połączenia oraz mosty. Konstrukcje i renowacje, budowa balkonów, schodów i inne.
• Zastosowania na kładkach dla pieszych i pomostach
W Hiszpanii również istnieją różnego rodzaju instytucje promujące wdrażanie w tym obszarze. Tak naprawdę pierwsze zastosowanie UHPC w Hiszpanii datuje się na rok 2003, w projekcie konstrukcji kompozytowej Muzeum Reina Sofia w Madrycie. Ductal®-AF służy do odlewania konstrukcji o wysokości 16 m i średnicy 32 cm. Niestety niewiele jest informacji na temat tego projektu, który jest także kamieniem milowym dla UHPC na arenie międzynarodowej.
Drugie zastosowanie UHPC w Hiszpanii miało miejsce dziesięć lat później, w 2013 r., kiedy ukończono budowę kładki dla pieszych przez wąwóz Oveja w śródziemnomorskim mieście Alicante. Dzięki rozpiętości 43 m i szerokości 3 m konstrukcja stała się pierwszym na świecie mostem kratownicowym zbudowanym wyłącznie z UHPC. Mieszanka UHPC wykorzystuje lokalnie dostępne materiały i ma średnią wytrzymałość na ściskanie 150 mpa po utwardzeniu powietrzem.
Ponieważ Walencja jest miastem otwartym, zaproponowano plan budowy i zrealizowano ostateczny projekt.
Konstrukcja otrzymała nagrodę w dziedzinie inżynierii lądowej 2013 od Hiszpańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Lądowych ACHE, a także nagrodę ACI Architecture Award 2019 w uznaniu wybitnego wkładu projektantów projektu w branżę. Teraz, prawie 10 lat później, konstrukcja nie wymaga konserwacji i pozostaje w idealnym stanie pomimo wystawienia na działanie środowiska na poziomie XS1-.
Po tym udanym doświadczeniu w 2014 r. zbudowano dwie kolejne kładki dla pieszych. Jedna znajduje się przy autostradzie V-21 w Puçol w Walencji, a druga to kładka dla pieszych Guadassuar zbudowana w 2016 r.
Konstrukcja kładki dla pieszych ma rozpiętość 30-33 m, co stanowi bardziej przemysłowe, prefabrykowane rozwiązanie, które pozwala na osiągnięcie minimalnych kosztów utrzymania w porównaniu z innymi opcjami.
Pokłady wszystkich tych kładek wykonane są z niewzmocnionych paneli UHPC o grubości 35 mm, wykonanych z mieszanki włókien stalowych UHPC i haków. Od 2016 roku rozwiązanie to znajduje zastosowanie w wielu różnego rodzaju projektach jako posadzki techniczne w rozmiarach do 2×3 m.
W 2021 r. w Sollanie zainstalowano czwarty w Hiszpanii most dla pieszych UHPC o rozpiętości 15,4 m. Do końca 2022 roku w pobliżu Walencji zostanie oddany do użytku drugi most dla pieszych o rozpiętości 35 m.
• Zastosowanie konstrukcji pływających na ranczach offshore
W 2015 r. lokalna agencja badawczo-rozwojowa UHPC zidentyfikowała poważny utrzymujący się problem w sektorze akwakultury: w Galicji znajduje się 3337 pływających gospodarstw wykorzystywanych do połowu małży, a ich żywotność rzadko przekracza 10-15 lat. Dlatego postanowiono zaprojektować konstrukcję pływającą podobną do belek UHPC. Konstrukcja belki UHPC może utrzymać tę samą wagę, konstrukcja jest lepiej przystosowana do uderzenia fal i ma lepszą trwałość. Dlatego powstały konstrukcje pływające firmy UHPC. W październiku 2016 r. zespół zainstalował pierwszy prototyp pływającej tratwy o wyporności 365㎡ dla AZTI na Morzu Kantabryjskim. Była to pierwsza na świecie pływająca konstrukcja UHPC i pierwsze zastosowanie tego materiału w akwakulturze.
Z punktu widzenia strategii biznesowej pomysł wprowadzenia takiego produktu na rynek może wydawać się szalony, ponieważ pływające farmy UHPC napotykają cztery wyraźne przeszkody:
Rybacy mają nieodłączne bariery koncepcyjne: nie wierzą w beton, ponieważ widzą dużo korozji w porcie;
Przeszkody w transporcie: Fabryka wyrobów UHPC znajduje się 1,000km od Galicji, gdzie tradycyjnego surowca na tratwy pływające (drewno eukaliptusowe) jest pod dostatkiem, co oznacza, że zastosowanie nowego rozwiązania będzie napotykać podwójne trudności;
Bariera cenowa: rozwiązania UHPC są o 25% droższe od rozwiązań tradycyjnych;
Bariera wiedzy: Ośrodki badawczo-rozwojowe UHPC są ekspertami w dziedzinie zaawansowanych materiałów, ale nie w hodowli owoców morza.
Pomimo wielu powyższych przeszkód, istnieje jeden kluczowy fakt, który umożliwia instytucjom badawczo-rozwojowym i praktykom wejście na rynek: klienci są konserwatorami tratw pływających i dokładnie wiedzą, ile pieniędzy wydają każdego roku na ochronę i naprawę konstrukcji drewnianych. Dlatego też podkreśla się zaletę konstrukcji pływających UHPC w zakresie redukcji kosztów utrzymania, co sprawia, że wejście ich na rynek staje się bardziej logiczne. Obecnie w Galicji, Walencji, na Morzu Adriatyckim, Morzu Północnym i Bałtyckim wykorzystuje się ponad 20000 metrów kwadratowych pływających konstrukcji tratwowych UHPC.
Stan kontroli pierwszej tratwy UHPC 5 lat po instalacji (2016-2021). Pomimo zaklasyfikowania do klasy środowiskowej XS3 i odporności na fale do 1,2 m, konstrukcja pozostaje w dobrym stanie i nie wykazuje oznak korozji. Pływające tratwy UHPC wytrzymują fale do 3,7 m. Biorąc za przykład pływającą tratwę przy ujściu rzeki Baiona w Galicji, jest ona nadal w idealnym stanie.
• Zastosowania konstrukcyjne mostów autostradowych
W 2018 r. ukończono budowę pierwszego w Hiszpanii mostu drogowego UHPC. W ramach projektu zakończono głównie montaż pomostu mostu drogowego o rozpiętości 7 m (most został uszkodzony przez przepływ rzeki Vernissa w 2007 roku).
Projekt składa się z trzech dwukierunkowych prefabrykowanych elementów UHPC (o grubości 40 cm), które mają wytrzymać przyszłe powodzie o dużym przepływie i poprawić trwałość.
W 2019 roku ciężarówka w most w Alcira (50 km od poprzedniego) została uderzona, niszcząc jego oryginalne dwa podwójne dźwigary T. Wykonawca zaprojektował nowe belki UHPC tak, aby w przypadku kolejnych kolizji w przyszłości belki nie uległy uszkodzeniu. Nowe podwójne belki teowe UHPC są wstępnie naprężone i produkowane w fabryce w takich samych wymiarach jak nieuszkodzone zwykłe belki betonowe.
• Zastosowania związane z naprawą konstrukcji budowlanych
W 2020 r., po globalnej izolacji spowodowanej chorobą koronawirusową (COVID-2019), materiały UHPC oferują możliwości różnych scenariuszy zastosowań. W 2021 roku hiszpańska firma wykorzystała UHPC do renowacji czteropiętrowego zabytkowego budynku. Budynek wybudowany w 1900 roku wymagał zwiększonych maksymalnych obciążeń projektowych i musiał spełniać wymagania dotyczące minimalnej wysokości kondygnacji. Ze względu na wysokość nie można było montować typowych podłóg betonowych lub stalowych. Dodatkowo, biorąc pod uwagę szczególne wymagania konserwatorskie tego zabytkowego budynku, niektóre drewniane podłogi wymagały wbudowania w nowe podłogi.
Z tych powodów budynek odrestaurowano przy użyciu materiałów UHPC. Rozwiązanie zminimalizowało ciężar na metr kwadratowy podłogi, unikając przeciążenia zabytkowego budynku. UHPC zapewnia 40% wydajności po 24 godzinach, dzięki czemu ułatwia postęp projektu i wczesne usuwanie szalunków.
• Opracowanie i zastosowanie elementów funkcjonalnych (basen)
W 2021 roku Casas InHaus, hiszpańska firma zajmująca się budownictwem prefabrykowanym, zaprojektowała basen o konstrukcji wspornikowej o długości 12 m. Największym wyzwaniem było zwiększenie długości wspornika. Zastosowanie UHPC zmniejsza wagę o 70% w porównaniu do tradycyjnych konstrukcji betonowych, dzięki czemu grubość elementów jest zmniejszona i ma większą wartość architektoniczną. Ten przypadek pokazuje, że lekkość konstrukcji UHPC może nie tylko obniżyć koszty, ale także zapewnić dodatkową wartość poprzez efekty estetyczne i artystyczne, umożliwiając klientom wybór rozwiązań, których nie można osiągnąć przy użyciu innych materiałów.
• Zastosowania pływających konstrukcji słonecznych
W 2022 roku komponenty UHPC będą stosowane w pływających elektrowniach słonecznych. Po raz pierwszy na świecie materiały UHPC zostały wykorzystane do rozwiązania problemów napotykanych w morskich projektach fotowoltaicznych. Opatentowana konstrukcja chroni platformę pontonową UHPC przed wpływem fal, jednocześnie pełniąc funkcję usztywniacza, minimalizując liczbę cumowań, aby osiągnąć cel, jakim jest redukcja kosztów. Rozwiązanie to jest obecnie dostępne na rynku. Projekt zastosowano w największym sztucznym jeziorze w Unii Europejskiej, a instalacja to największa pływająca elektrownia słoneczna na zaporze w Unii Europejskiej.
Stosowanie UHPC jest bardziej konkurencyjne niż w przypadku innych materiałów, ponieważ zarówno trwałość, jak i lekkość zapewniają przewagę konkurencyjną w tym zastosowaniu. Trwałość jest ważna ze względu na zużycie spowodowane wilgocią i falami.
Lekkość rozwiązania odzwierciedla się w następujących aspektach:
Średnia gęstość pontonu jest mniejsza niż 1. Jeśli płyta pontonu jest cieńsza, ciężar jest mniejszy, więc gęstość można utrzymać poniżej 1 poprzez zmniejszenie grubości płyty pontonu, co pozwala zaoszczędzić większą wagę i zmniejszyć koszty. Dzięki temu pontony UHPC są znacząco konkurencyjne w stosunku do tradycyjnych rozwiązań betonowych.
Lekkie elementy wymagają zmniejszonego zanurzenia, aby unosić się na wodzie, a zatem zmniejszonych sił hydrodynamicznych, co pozwala zaoszczędzić punkty cumownicze i koszty połączeń.
Koszty transportu i eksploatacji można znacznie obniżyć, zmniejszając w tym przypadku koszty transportu o połowę w porównaniu z tradycyjnymi rozwiązaniami.
• Zastosowania konstrukcyjne pływających podstacji
Trwałość, lekkość, odporność ogniowa i elastyczność to główne zalety pływającej podstacji w fabryce Alqueva. Podstacja ta stanowi pomocnicze rozwiązanie wspierające wspomnianą powyżej „solarną konstrukcję pływającą”, co czyni ją pierwszą na świecie podstacją ukończoną przy użyciu technologii UHPC. Wymiary podstacji to 12,3mx 6,5m, grubość 1,29m, a pośrodku zaprojektowano kontener 22t.
Te udane aplikacje dowodzą, że hiszpańscy inżynierowie i użytkownicy coraz głębiej rozumieją możliwości UHPC.
