UHPC נחשב לאחד החומרים ההנדסיים החדשניים ביותר מבוססי צמנט במאה ה-20. נכון לעכשיו, צרפת, שוויץ, דנמרק, סין, יפן וארצות הברית הן כולן מדינות עם פיתוח UHPC פעיל. מדינות אלו מחויבות למחקר על טכנולוגיות קשורות ומגמות פיתוח של מבנים נפוצים, כגון מבנים בודדים, סיפוני גשרים וחיבוריהם המשותפים, וגשרים. מבנים ושיקום, מרפסת, בניית מדרגות ועוד.
• יישומי גשר וסיפון גשרים להולכי רגל
בספרד, ישנם גם סוגים שונים של מוסדות המקדמים יישום בתחום זה. למעשה, ניתן לאתר את היישום הראשון של UHPC בספרד לשנת 2003, בפרויקט המבנה המרוכב של מוזיאון ריינה סופיה במדריד. Ductal®-AF משמש ליציקת מבנה בגובה של 16 מ' ובקוטר של 32 ס"מ. למרבה הצער, יש מעט מידע על הפרויקט הזה, שהוא גם אבן דרך עבור UHPC בינלאומית.
הבקשה השנייה של UHPC בספרד הגיעה עשור מאוחר יותר, ב-2013, כאשר הושלם גשר להולכי רגל על פני הערוץ של אוביה בעיר אליקנטה בים התיכון. עם טווח של 43 מ' ורוחב של 3 מ', המבנה הפך לגשר הולכי הרגל הראשון בעולם שנבנה באופן בלעדי עם UHPC. תערובת UHPC משתמשת בחומרים זמינים מקומית ובעלת חוזק לחיצה ממוצע של 150mpa לאחר אשפרה באוויר.
מאחר ולנסיה היא עיר פתוחה, הוצעה תוכנית הבנייה והפרויקט הסופי מומש.
המבנה קיבל את פרס ההנדסה האזרחית לשנת 2013 מאיגוד ההנדסה האזרחית הספרדית ACHE, כמו גם את פרס האדריכלות ACI לשנת 2019 כהוקרה על תרומתם הבולטת של מעצבי הפרויקט לתעשייה. כעת, כמעט 10 שנים מאוחר יותר, המבנה אינו דורש תחזוקה ונשאר במצב מושלם למרות היותו חשוף לסביבה ברמת XS1-.
בעקבות חוויה מוצלחת זו, נבנו עוד שני גשרים להולכי רגל ב-2014. האחד ממוקם על הכביש המהיר V-21 ב-Puçol, ולנסיה, והשני הוא גשר הולכי הרגל של Guadassuar שנבנה ב-2016.
למבנה הגשר יש תוחלת של 30-33מ', מה שמביא לפתרון תעשייתי יותר ומוכן המאפשר לו להשיג עלויות תחזוקה מינימליות בהשוואה לאפשרויות אחרות.
הסיפונים של כל הגשרים הללו הם לוחות UHPC לא מחוזקים בעובי 35 מ"מ, עשויים מתערובת של סיבי פלדה UHPC ועם קצה קרס. מאז 2016, פתרון זה נמצא בשימוש בסוגים רבים ושונים של פרויקטים כריצוף טכני בגדלים של עד 2×3 מ'.
בשנת 2021, גשר הולכי רגל UHPC הרביעי של ספרד הותקן בסולנה, עם טווח של 15.4 מ'. לפני סוף 2022, גשר שני להולכי רגל בטווח של 35 מטר יוכנס לשימוש ליד ולנסיה.
• יישום מבנים צפים בחוות בים
בשנת 2015, סוכנות המחקר והפיתוח המקומית UHPC זיהתה בעיית התמדה גדולה במגזר החקלאות הימית: בגליציה יש 3,337 חוות צפות המשמשות לקציר מולים, ותוחלת החיים שלהן עולה רק על 10-15 שנים. לכן, הם החליטו לתכנן מבנה צף בדומה לקורות UHPC. מבנה קרן UHPC יכול לשמור על אותו משקל, המבנה מותאם יותר להשפעת הגלים, ובעל עמידות טובה יותר. לכן, נוצרו מבנים צפים מתוצרת UHPC. באוקטובר 2016, הצוות התקין את אב הטיפוס הראשון של רפסודה צפה 365㎡ עבור AZTI בים הקנטברי. זה הפך למבנה הצף UHPC הראשון בעולם וליישום הראשון של חומר זה בחקלאות ימית.
מנקודת מבט של אסטרטגיה עסקית, הרעיון להביא מוצר כזה לשוק עשוי להיראות מטורף, שכן לחוות הצפות של UHPC יש ארבעה מכשולים ברורים:
לדייגים יש מחסומים מושגיים: הם לא מאמינים בבטון כי הם רואים הרבה קורוזיה בנמל;
מכשולי תחבורה: מפעל ייצור מוצרי UHPC נמצא במרחק של 1,000ק"מ מגליציה, שם חומר הגלם המסורתי לרפסודות צפות (עץ אקליפטוס) מצוי בשפע, מה שאומר שהשימוש בפתרון החדש יתמודד עם קשיים כפולים;
חסם מחיר: פתרונות UHPC יקרים ב-25% מפתרונות מסורתיים;
מחסום ידע: מתקני מו"פ של UHPC הם מומחים בחומרים מתקדמים, אך לא בחקלאות פירות ים.
למרות המכשולים הרבים לעיל, ישנה עובדה מרכזית אחת המאפשרת למוסדות מו"פ ולעוסקים בתחום להיכנס לשוק: הלקוחות הם התחזוקה של רפסודות צפות, והם יודעים בדיוק כמה כסף הם מוציאים מדי שנה כדי להגן ולתקן מבני עץ. לכן, מודגש היתרון של מבנים צפים של UHPC בהפחתת עלויות התחזוקה, מה שהופך אותו להגיוני יותר עבורם להיכנס לשוק. כיום יש יותר מ-20,000 מטרים רבועים של מבני רפסודות צפות של UHPC בשימוש בגליציה, ולנסיה, הים האדריאטי, הים הצפוני והים הבלטי.
סטטוס בדיקה של רפסודת UHPC הראשונה 5 שנים לאחר ההתקנה (2016-2021). למרות היותו בדרגה סביבתית של XS3 ועמיד בפני גלים של עד 1.2 מ', המבנה נשאר במצב טוב ללא סימני קורוזיה. רפסודות צפות של UHPC יכולות לעמוד בפני גלים של עד 3.7 מ'. אם ניקח לדוגמה את הרפסודה הצפה בשפך נהר באיונה בגליציה, היא עדיין במצב מושלם.
• יישומים מבניים של גשר כביש מהיר
בשנת 2018 הושלם גשר הכביש UHPC הראשון בספרד. הפרויקט השלים בעיקר התקנת סיפון גשר כביש בטווח של 7 מ' (הגשר ניזוק מזרימת נהר ורניסה ב-2007).
התכנית מורכבת משלושה אלמנטים מוכנים מראש מסוג UHPC דו-כיווני (עובי 40 ס"מ) כדי לעמוד בפני הצפות עתידיות בזרימה גבוהה ולשפר את העמידות.
בשנת 2019, גשר באלסירה (מרחק של 50 ק"מ מהקודם) נפגע ממשאית, והרס את שתי קורות ה-T המקוריות שלו. הקבלן תכנן קורות UHPC חדשות כך שאם יהיו התנגשויות חדשות בעתיד, הקורות לא ייפגעו. קורות ה-T הכפולות החדשות של UHPC נמתחות ומיוצרות במפעל באותם מידות כמו קורות בטון רגילות לא פגומות.
• יישומי תיקון מבני בניין
בשנת 2020, בעקבות הנעילה העולמית שנגרמה על ידי מחלת הקורונה (COVID-2019), חומרי UHPC מציעים אפשרויות למגוון תרחישי יישום. בשנת 2021, חברה ספרדית השתמשה ב-UHPC כדי לשחזר בניין היסטורי בן ארבע קומות. הבניין, שנבנה בשנת 1900, דרש עומסי עיצוב מקסימליים מוגברים ונאלץ לעמוד בדרישות גובה הרצפה המינימלי. עקב בעיות גובה, לא הותר להתקין רצפות בטון או פלדה טיפוסיות. בנוסף, בהתחשב בדרישות השימור המיוחדות של בניין מורשת זה, היה צורך לשלב חלק מרצפות העץ כרצפות חדשות.
מסיבות אלו שוחזר המבנה באמצעות חומרי UHPC. הפתרון הפחית למינימום את המשקל למ"ר ריצוף, והימנע מעומס יתר על הבניין ההיסטורי. UHPC מספק 40% ביצועים לאחר 24 שעות, כך שהוא מקל על התקדמות הפרויקט והסרה מוקדמת של טפסות.
• פיתוח ויישום רכיבים פונקציונליים (בריכת שחייה)
בשנת 2021, Casas InHaus, חברת דיור טרומי ספרדית, תכננה בריכת שחייה במבנה שלוחה באורך 12 מ'. הגדלת אורך השלוחה הייתה המאתגרת ביותר. השימוש ב-UHPC מפחית משקל ב-70% בהשוואה למבני בטון מסורתיים, כך שעובי האיברים מצטמצם ובעל ערך אדריכלי גדול יותר. מקרה זה ממחיש כי קל המשקל של מבני UHPC יכול לא רק להפחית עלויות אלא גם לספק ערך נוסף באמצעות אפקטים אסתטיים ואמנותיים, המאפשר ללקוחות לבחור פתרונות שלא ניתן להשיג עם חומרים אחרים.
• יישומי מבנה צף סולארי
בשנת 2022, רכיבי UHPC ישמשו במפעלי שמש צפים. זו הפעם הראשונה בעולם שחומרי UHPC משמשים לפתרון בעיות שנתגלו בפרויקטים פוטו-וולטאיים בים. העיצוב המוגן בפטנט מגן על פלטפורמת הפונטון של UHPC מפני פגיעת גלים תוך שהוא משמש כקשיח כדי למזער את מספר המעגנים כדי להשיג את המטרה של הפחתת עלויות. פתרון זה זמין כיום בשוק. העיצוב משמש באגם המלאכותי הגדול ביותר באיחוד האירופי, והמתקן הוא תחנת הכוח הסולארית הצפה הגדולה ביותר בסכר באיחוד האירופי.
השימוש ב-UHPC הוא תחרותי יותר מחומרים אחרים מכיוון שגם עמידות וגם קלות מספקים יתרון תחרותי ביישום זה. העמידות חשובה עקב בלאי מתנאי רטוב וגלים.
קלות הפתרון באה לידי ביטוי בהיבטים הבאים:
הצפיפות הממוצעת של פונטון היא פחות מ-1. אם לוח הפונטון דק יותר, המשקל נמוך יותר, כך שניתן לשמור על הצפיפות מתחת ל-1 על ידי הפחתת עובי לוחית הפונטון, ובכך לחסוך משקל רב יותר ולהפחית עלויות. זה הופך את הפונטונים של UHPC לתחרותיים באופן משמעותי עם פתרונות בטון מסורתיים.
חברים קלים דורשים טיוטה מופחתת כדי לצוף ולכן כוחות הידרודינמיים מופחתים, מה שחוסך נקודות עגינה ועלויות חיבור.
ניתן להוזיל משמעותית את עלויות ההובלה והתפעול, כאשר מקרה זה מפחית בחצי את עלויות ההובלה בהשוואה לפתרונות המסורתיים.
• יישומים מבניים של תחנת משנה צפה
עמידות, קלות, עמידות באש וגמישות הם היתרונות העיקריים של תחנת המשנה הצפה במפעל Alqueva. תחנת משנה זו מהווה פתרון תומך נלווה ל"מבנה צף סולארי" שהוזכר לעיל, מה שהופך אותה לתחנת המשנה הראשונה בעולם שהושלמה באמצעות UHPC. גודל תחנת המשנה הוא 12.3 מ' על 6.5 מ', עובי 1.29 מ' ובמרכזה תוכנן מיכל 22 ט'.
יישומים מוצלחים אלה מוכיחים שלמהנדסים ומשתמשים ספרדים יש הבנה עמוקה יותר ויותר של האפשרויות של UHPC.
