兼具永續及創新的低碳新建材—超高性能混凝土(UHPC)

張耀元｜台泥工務部 低碳生產經理

什麼是 UHPC？

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, 簡稱 UHPC）是近幾十年來開發出的一種新型混凝土，其不連續的孔隙結構可抑制氯化物等有害物質的侵入，因此在機械性及耐久性方面都超越傳統及高性能混凝土材料。而 UHPC 在結構形式、彈性、可建造性和美觀性方面，皆優於傳統混凝土和鋼材，使其在世界各地的使用日益廣泛。

UHPC的耐久性及多變性

1997 年在加拿大魁北克建造的 Sherbrooke 人行天橋，是全球最早使用 UHPC 的建物。在冬季嚴峻的降雪天氣下，這座橋長期承受除雪輕型車輛的荷載、嚴重的凍融條件以及除冰鹽的侵蝕，至今卻仍屹立不搖，顯示 UHPC 在氣候條件下的耐久性，如今在美國，已有 408 件應用 UHPC 的公路橋樑建設。而其他國際著名的建物，如歐洲與地中海文明博物館（Mucem）、上海大歌劇院等，皆充分表現 UHPC 可塑性，無論是平面、簍空或曲面均能製作，讓建材突破僵化的傳統設計，並為建築帶來新的樣貌與藝術魅力。

歐洲與地中海文明博物館（Mucem）

低碳且永續的建材

除了建築設計方面，UHPC 也對建築業的永續發展有重大影響。隨著人們對環境挑戰及永續發展的關注提高，「建築永續性」對於建築業越來越重要，尤其是建築材料的耐用性及生產方面。在建築業，碳排放除了來自於建築構件的製造，也依建築、物流、建築設備（如起重機）等類別不同而有所差異。而 UHPC 具備 100 年以上的生命週期，材料消耗與傳統混凝土相比更少。若使用 UHPC 代替普通鋼筋混凝土，不僅能減少零件厚度、建築材料的數量及重量，更能減少碳排放。以使用 4 公分厚的 UHPC 元件建造建築外牆為例，相較於標準 12 公分厚的鋼筋混凝土幕牆，共減少了 30.8 公噸的二氧化碳排放。

同施工面積下使用UHPC與鋼筋混凝土的CO₂含量
 

開發應用與創新

2020 年 5 月，台泥與美國紐約 KPF 設計團隊（Kohn Pedersen Fox）合作規劃 DAKA 再生資源利用中心（RRRC）建案，KPF 團隊採用了 UHPC 材料來設計建築帷幕外牆，這也是台泥發展 UHPC 的起點。此後，台泥便開始收集相關資訊，進行 UHPC 的材料及應用發想、配方開發，並進行 RRRC 帷幕的產品開發測試。台泥更在花蓮和平廠成立全台最大 UHPC 製程中心，不到一年時間便成功產出第一片預鑄帷幕版片，並將其用於 RRRC 的外牆帷幕，而 RRRC 亦取得內政部綠建築與低碳建築 BCFd 鑽石級認證。

為推動建築業減碳，台泥同時也投入開發 UHPC 應用與技術。在評估 UHPC 應用於儲能櫃的可行性後，台泥於 2021 年的法說會成功展示樣櫃，並於隔年 7 月正式推出 UHPC 儲能櫃，目前由 UHPC 製程中心持續生產。而在技術層面，台泥 UHPC 團隊不受限於預鑄工法，開發出可用於場鑄工程的配方，並實際應用於高公局中壢工務段電台防水改善工程，此外，開發團隊也進一步將 UHPC 結合 3D 列印技術，充分拓展 UHPC 的市場應用。

作者介紹

張耀元｜台泥工務部 低碳生產經理

台泥減碳小園丁，為這減碳果園種下減碳種子，用心灌溉及呵護，讓這減碳果實能碩果滿園。