2022年中国超高性能混凝土(UHPC)技术与应用发展报告
文章来源:超高性能水泥基材料与工程技术(UHPC)分会 发布时间: 2023-09-16

2022年,疫情严重影响了我们的工作和生活,但中国UHPC技术在进步、结构设计方法在完善、标准规范在建立、应用场景在扩展、用量在增长,UHPC行业发展生机勃勃。本报告是第四个中国UHPC年度发展报告,摘要记录和介绍了2022年中国在UHPC领域取得的部分研究成果、标准规范编制进展、产业发展、新的工程应用以及技术交流活动。部分研究和工程项目材料名称用活性粉末混凝土(RPC)或高韧性混凝土(STC),在本报告中统一用UHPC名称。

一、行业技术发展现状

(一)UHPC研究与应用技术发展

现在,越来越多的工程技术人员认识、了解和喜爱UHPC材料,积极用UHPC设计新结构、新产品或解决工程结构难点痛点问题,针对应用具体化需求的UHPC研究越来越多。在UHPC材料研究方面,降低成本、减小收缩、提升性能等仍然是许多研究的主题。依托实际工程,为解答设计和施工中遇到的疑问或需要设计验证与取得数据,2022年开展了一些缩尺和足尺UHPC结构试验,为设计或施工方案优化提供依据。此外,在2022年,完成了一些新型UHPC工程结构设计、试验、施工或预制生产的技术准备工作,如轻质墙板楼板、大体积和组合结构桥梁、陆上和海上风电结构等等,将在今年和未来形成新的UHPC应用增长点。

1.UHPC材料研究发展

同济大学孙振平教授团队和多个单位参加的“超高性能混凝土的低成本制备和多场景应用技术研究及标准规范建立”项目获得2022年度CCPA科技进步一等奖。在UHPC材料方面取得的进步包括:基于超细颗粒的填充效应、粒级的优化作用以及矿物掺合料的活性效应,采用偏高岭土和矿渣粉取代国内外惯常使用的硅灰,制备出了120MPa级UHPC,使UHPC的生产成本降低10%以上。在极低水胶比(不大于0.18)条件下,基于颗粒最紧密堆积理论,综合利用所研发的功能型混凝土外加剂产品应用技术,以及纤维复合技术,制备出坍落扩展度≥750mm,自然养护条件下28d抗压强度≥200MPa、抗折强度≥40MPa、抗拉强度≥12MPa,且28d收缩率小于150×10-6的UHPC。

中建西部建设建材科学研究院开发了“早强型UHPC”产品,并在上海市中环路一重量检测站道路快速抢修项目中成功应用。该早强型UHPC产品具有自密实、硬化速度快、力学性能高等优点,在夏季施工,1.5小时后抗压强度可达60MPa,抗折强度达到15MPa,浇筑两小时后道路就能通车[1]。

淮南东辰集团开发了用煤矸石生产的高强轻骨料(陶粒),能够用于制备超高强混凝土,抗压强度可达120MPa以上。这种高强轻骨料能够工业化、规模化稳定生产供应,有望用作UHPC部分骨料和内养护材料,其降低UHPC自收缩的效果值得研究和期待。

此外,一些UHPC材料产品在降低拌合物粘度、低收缩或微膨胀等方面取得了进步,并获得应用。

2.桥梁应用研究与技术发展

针对实际桥梁工程的设计施工需求,湖南大学方志教授团队开展了UHPC预制板现浇湿接缝抗弯性能、配置PBL剪力键钢-UHPC组合桥面板纵向受拉性能及横向负弯矩区受弯性能等方面的试验研究和分析,研究成果用于丹江口水库特大桥设计和施工,使钢-UHPC轻型组合梁结构得到进一步优化,既减小了钢梁的峰值应力水平、应力集中,提高钢梁的疲劳寿命,同时降低了组合梁的重量和工程造价,并简化了施工。

中路杜拉开发了新型结构体系——25m无腹筋先张法预应力工型UHPC-NC(混凝土)组合梁,高125cm,腹板厚10cm,底缘和上缘分别布置36根和5根先张法钢绞线,桥面板为20cm厚C50钢筋混凝土。为深度掌握该组合梁抗弯力学性能、验证该结构的可靠性并为后续优化提供数据支撑,2022年5月在中路杜拉江门UHPC研发生产基地进行了组合梁足尺破坏试验,同时组织试验现场观摩和试验直播。足尺梁的破坏荷载为2900KN,跨中挠度288mm,结构安全系数2.32,试验获取数据与设计分析的预判基本一致(见图1)[2]。

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图1  25m无腹筋先张预应力工型UHPC-NC组合梁足尺荷载试验(引自[2])

由上海市城市建设设计研究总院、上海公路投资建设发展公司、上海城建市政工程集团和同济大学联合组建的上海工业化装配化市政工程技术研究中心,总结2022年的研究成果[3],其中四项是UHPC相关的研究应用:(1)进行足尺UHPC梁的弯曲性能和剪切性能试验(见图2),总结了相关设计理论,开展了30m先张预应力UHPC-混凝土组合梁工程建设示范应用。30m组合梁采用U160标号UHPC,腹板厚0.12m,底板厚0.2m,全跨等截面;单榀梁UHPC设计用量约22m3,预制梁重125t,相对上海市通用图30m小箱梁减重约30%;UHPC平方指标为0.168m3/m2,普通混凝土指标为0.213m3/m2,钢束指标为12.8kg/m2。试设计了50m节段先张预应力UHPC-混凝土组合梁。(2)依托实际工程,开展了UHPC空心薄壁盖梁的设计,试验验证了盖梁弯曲性能和剪切性能满足设计要求。相比原结构,新的盖梁结构减轻自重超过40%。(3)针对桥墩连接构造,通过拟静力试验验证了UHPC连接、机械连接套筒等多种连接形式的可靠性。测算设计方案工程造价表明,这几种连接方案相比传统的灌浆套筒连接方案均具有较好的经济性。(4)依托竹园污水厂四期工程,开展了AAO生物反应池、调蓄池的装配化结构建造,工程中创新采用了多种UHPC连接接头,简化了连接接头构造,通过相关试验,验证了这些接头结构的可靠性。

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图2  30m先张预应力UHPC-混凝土组合箱梁及荷载试验(引自[3,4])

四川简阳沱江大桥的塔柱塔梁固结段设计使用UHPC(RPC)建造,这是世界上迄今最大的UHPC结构,达6700m3。国际国内目前还没有类似大体积UHPC结构的建造经验可供借鉴,为保证该工程顺利施工,中建西部建设建材科学研究院在2022年进行了足尺试验(见图3),浇筑了四个大体积试验块,最大尺寸为4m×4m×4m的立方体,检验实际工况下UHPC工作性能及钢纤维分布,获取在自热保温条件下的UHPC力学性能发展、无约束状态下应力与变形以及大体积状态的升、降温速率等多方面的数据,验证温控方案、冷却水管效果、保温模板效果,对比不同施工缝处理方法的界面粘接强度,分析验证采用十字分缝后浇带施工方案可靠性,等等。这次足尺试验,为该工程施工方案优化获取了宝贵的数据和经验,也是大体积UHPC浇筑施工的演练。试验中,4mx4mx4m的UHPC立方体中心温度最高升至98.5oC,内外最大温差超过40oC,在升、降温过程没有发现任何裂缝,R-UHPC显示出良好的抗裂能力[5]。沱江大桥的UHPC结构将在2023年施工。

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图3  大体积UHPC足尺试验(引自[5])

结合实际工程,北京市市政工程设计研究总院和北京交通大学开展了UHPC华夫桥面板及节点力学性能试验研究。

3.建筑应用研究与技术发展

2022年UHPC在建筑构件方面的研究与应用取得较多的进展。中路上华建筑工程科技(广州)有限公司设计、预制生产了系列UHPC楼梯,并在装配式建筑示范项目中安装应用。水平跨度3-6m的UHPC楼梯重量一般不超过2t,是相同跨度预制混凝土楼梯的30%-40%,吊运安装简便,并且因重量减轻、构造简化、耐久性好,UHPC楼梯的综合成本得以降低,也容易实现各种楼梯造型。广东省建设工程绿色与装配式发展协会团体标准《超高性能混凝土(UHPC)预制楼梯》(T/GDCSDA2—2022)发布,指导UHPC预制楼梯的设计、生产、施工及验收等工作流程向标准化、规范化方向发展[6]。

中路上华还开发了UHPC轻型叠合板装配式技术(见图4),经广东省专家组认定:满足广东省《装配式建筑评价标准》(DBJ/T15-163)的规定,可100%计入预制装配式楼板、屋面板的水平投影面积。UHPC轻型叠合板是一种采用UHPC材料作为底板(厚度15-20mm)、将桁架钢筋和底板在工厂一体预制好的叠合板,具有工业化程度和生产效率高、强度与韧性高、需要支撑少等优点[7]。

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图4  UHPC轻型叠合板楼板(引自[7])

2022年11月中建西部建设建材科学研究院研发的“超高性能混凝土自保温复合墙板”通过CCPA组织的技术鉴定。该复合墙板采用有机纤维增强UHPC制作,为空腔加肋构造,面板和肋板厚度为10mm。试验测试表明,墙板(整体)28d抗压强度≥15MPa,均布抗弯荷载≥4.5倍板自重;可承受30kg砂袋冲击次数≥100次,60kg砂袋冲击≥15次;1000N吊挂力下72h无裂纹;耐火极限≥3h;传热系数小于1.0W/(m2·K);空气声隔声量为45dB;墙板不同部位的体积稳定性相近,7d后墙板干燥收缩趋于稳定;墙板在设定的干热循环条件下无裂缝产生,具有良好的抗裂性能。现已建成年产能5万m2的中试生产线,该复合墙板已在多个工程上成功应用,取得了良好的经济和社会效益[8]。

针对装配式低层/多层建筑的工程需求,清华大学土木工程系结构工程研究所与广东博智林机器人有限公司联合研发了一种基于免配筋/少配筋的UHPC夹芯楼板墙板以及干式连接的装配式墙板结构体系。UHPC夹芯墙、板的基本构造如图5所示,整块板可不配置钢筋或根据需要少量配筋。典型应用场景中,UHPC夹芯楼板长度为4700mm、厚度为150mm,其中夹芯层的厚度为110mm、上下UHPC薄层的厚度均为20mm。试验研究表明,通过常规工艺,可以有效保障免配筋UHPC夹芯板的生产精度和产品质量;在低层和多层应用场景下,免配筋UHPC夹芯板能够满足竖向或水平承载的要求,正常使用荷载下不开裂。该结构的特点包括:综合密度可低于水,质量轻,便于运输吊装;四面不出筋且形状规则,便于自动化生产及运输;采用干法连接,能有效简化现场施工,易于控制质量;实现了结构功能与保温功能一体化;结构不开裂,耐久性好[9]。

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图5  UHPC夹芯墙板楼板及性能测试(引自[9])

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图6  装配式UHPC结构的双河变电站(浙江宏日泰耐克提供图片)

应用UHPC优异的力学性能和耐久性,实现建筑部品和构件的轻量化、性能提升、耐久耐用,同时还可以降低建造过程资源消耗和碳排放。例如,浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司和宁波送变电建设公司建造、2022年9月29日正式投运的余姚市双河装配式UHPC变电站(见图6),梁、柱为配筋UHPC结构,采用工厂预制、常温养护,现场拼装后用UHPC连接;外墙采用5cmUHPC+7cm岩棉+4cmUHPC三明治结构,外侧部分采用斧凿面效果,是承重、防火、保温一体化结构,采用螺栓及L形扣件与地梁、主梁连接。主体装配化率超过85%,减少用工20%,缩短工期2个月,减少CO2排放30%(与传统钢结构相比),并且建筑拥有超长免维护寿命,大幅降低维护维修费用。

4.风电结构应用技术发展

近年来清洁可再生能源风电在中国高速发展,在向高空、向海洋发展。为了提高发电量,不断增加塔筒高度来利用更高更稳定的高空风资源;不断迭代增大风力发电机功率与风轮叶片直径,提高扫风面积、动力和发电效率。与此同时,对风电塔筒结构强度和刚度的要求在不断提高。目前,塔筒采用钢、高强混凝土以及钢与混凝土组合建造,塔筒高度达到160-170m。在这样高度以及向更大高度方向发展,要满足对塔筒结构强度、刚度以及固有频率的要求,采用UHPC建造是相对可靠和经济的选择。上海风领新能源有限公司已经开始UHPC塔筒设计和试制,计划2023年开始生产建造UHPC塔筒。

2022年9月29日,明阳智慧能源集团面向全球正式发布新一代科技创新产品“OceanX”(中文名:蓝色能动号)双转子漂浮式海上风电平台,其漂浮平台结构采用UHPC建造,计划2023年安装于中国南海海域[10]。

在风电领域,目前UHPC主要用于钢塔筒节段之间以及塔筒与基础之间的灌浆连接,用量有限。随着用于风电塔筒主体结构、漂浮结构,并随着设计建造技术发展成熟,可以预计UHPC在风电领域的用量将大幅度增长。

5.地铁工程应用技术发展

广东华隧建设集团所属广州华隧威预制件有限公司研发了用于地铁建设的多种UHPC装配式构件:地铁车站轨顶风道、站台板、楼梯等,并联合第三方检测机构、广州大学对UHPC构件开展了一系列性能试验测试,包括满载、单边荷载、集中荷载、水平荷载、耐火、疲劳耐久试验。测试结果显示,各项指标均远超设计值。该UHPC地铁内部装配式结构与施工设计将应用于广州地铁十四号线彭边站[11]。

6.施工技术发展

中交二航局技术中心联合中国海洋大学、中交(广州)建设公司历时3年开展喷射UHPC材料制备、施工工艺与装备研发。2022年10月,所研发的喷射UHPC在广州地铁十二号线官洲站成功应用。这次应用示范验证了UHPC喷射施工工艺的可行性,利用UHPC的超高抗渗性解决深基坑开挖过程中传统围护体系易渗漏问题,可大幅度提高基坑施工的安全水平[12]。

BRT公交系统荷载大、公交站台等位置频繁启停,运营不久道面常常就出现裂缝、坑槽、车辙等严重破坏。作为城市居民出行“大动脉”,BRT养护维修的窗口时间极短,对维修技术要求极高。针对BRT维修,中铁大桥科学研究院研发了UHPC预制装配快速维修新技术,并成功应用于某城市高架桥BRT站台。新技术运用了UHPC预制、超早强混凝土坐浆、磨耗层预制等工艺,连续3天利用夜间凌晨的窗口期,顺利完成抢修[13]。

正在发展的3D打印模型与数字化建造技术,有望用于成型复杂形状和构造的UHPC构件,实用价值和发展前景良好。

7.其他应用技术发展

还有一些UHPC新结构、新产品和新应用场景的开发及应用,如铁路接触网支架、景观人行桥、重载路面、大型水箱、防护门、防撞护栏等。

(二)年度制修订的新标准

2022年,UHPC标准的制修订工作取得较好进展,发布的标准有中国建材联合会和中国混凝土与水泥制品协会(CBMF/CCPA)的UHPC标准系列之《超高性能混凝土结构设计技术规程》(T/CBMF185/T/CCPA35—2022);广东省建设工程绿色与装配式发展协会标准《超高性能混凝土(UHPC)预制楼梯》(T/GDCSDA2—2022)和中国公路学会标准《公路桥梁超高性能混凝土加固技术指南》(T/CHTS10066—2022)。

交通部行业标准《钢-高韧性混凝土组合桥面设计与施工规范》和中国勘察设计协会标准《超高性能混凝土桥梁技术规程》完成专家审查,进入报批阶段。

2023年1月11日,工业和信息化部公布2022年团体标准应用示范项目,由中国建筑材料联合会与中国混凝土与水泥制品协会(CBMF/CCPA)联合制定发布的《超高性能混凝土预混料》(T/CBMF96—2020/T/CCPA20—2020)入选团体标准应用示范项目。

新的一批UHPC标准正在编制和立项。在编的CBMF/CCPA标准有:《超高性能混凝土幕墙工程技术规范》《超高性能混凝土加固既有混凝土结构技术规程》和《超高性能混凝土用减水剂技术要求》。清华大学提出编制《超高性能混凝土工程质量及验收规范》和《钻芯法检测超高性能混凝土强度技术规程》,中交第二航务工程局有限公司提出编制《超高性能混凝土喷射施工技术规程》,该标准已在2023年1月立项,列入CBMF/CCPA标准编制计划,将由提出单位负责、CCPA-UHPC分会组织编写,欢迎相关单位参与编制工作,为高水平完成标准编制贡献力量。此外,还有几个标准在立项准备阶段。UHPC的标准化工作在向细化、专项应用方向发展,在不断建立和完善UHPC技术体系。

(三)UHPC的工程应用

1.桥梁应用

钢-UHPC组合梁(复合桥面)

据不完全统计,2022年施工完成超过29.2万m2的钢-UHPC组合梁或复合桥面,折算体积用量超过中国UHPC总用量的四分之一。

2022年底建成通车的十淅高速丹江口水库特大桥,为双塔双索面部分地锚式钢-UHPC轻型组合梁斜拉桥,全长1076m,其中跨760m主梁采用新型钢-UHPC轻型组合梁结构,由分离式双边箱断面钢梁+钢-UHPC组合桥面板组成;钢-UHPC组合桥面板由正交异性钢桥面板、剪力连接件、80mm等厚密配筋UHPC层,以及铺设在UHPC层顶面40mm厚SMA-13沥青磨耗层四部分组成;UHPC层与钢桥面板之间通过剪力键(槽口型PBL键)和圆柱头焊钉连接。在开展大量试验研究的基础上,该桥的设计优化在主梁结构合理性、钢和UHPC性能发挥、接缝减少与构造简化及抗裂性等多个方面取得进步,使钢-UHPC轻型组合梁重量仅为873.5kg/m2,与国内其他典型斜拉桥相比,主梁自重降低了20%以上;与常规沥青混凝土铺装钢桥面相比,钢面板应力降低25%-74%,纵向加劲肋峰值应力降低30%-50%,横隔板峰值应力降低10%-16%。该桥的施工方法也非常高效,组合梁在钢梁总拼装厂内浇筑UHPC层、热养护后完成,组合梁制作、安装、梁节段间现浇UHPC横向湿接缝施工同步顺序进行,仅8个月就完成了全桥共44节组合梁的施工(参见图7)。该桥对UHPC材料性能要求见表1,其钢-UHPC轻型组合梁直接工程造价为10,167元/m2,与传统钢-混组合梁(造价10,722元/m2)和钢箱梁(造价10,100元/m2)基本持平[14],但组合梁重量减小实际上能够降低全桥造价;桥面板承受应力减小能使钢结构和沥青混凝土层维护维修费用大幅降低,具有良好的经济、社会和环境效益。该桥组合梁的UHPC部分由湖南中路华程施工。钢混结合段的UHPC由中交二航武汉港湾施工,使用了微膨胀UHPC。

表1:丹江口水库特大桥组合梁UHPC材料的技术要求[14]

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图7  丹江口水库特大桥钢-UHPC组合梁施工(引自[14])

以下简要介绍2022年完成的几个较大钢桥面现浇UHPC铺装工程。

东营市胜利黄河大桥1988年6月通车,因服役时间较长和交通量不断增大,主桥和引桥的病害、桥梁刚度退化较为严重,需要进行维修加固,实施的方案为:铺设55mm厚UHPC层,通过剪力钉及钢筋网与钢桥面板形成钢-UHPC组合结构,UHPC与钢梁共同受力,提高桥面横向刚度,大幅降低车轮荷载作用导致的局部应力集中,解决钢结构疲劳开裂和沥青铺装层频繁破损问题。该工程铺装UHPC面积约12,000m2,由山东高速工程检测公司施工。

宁波市西洪大桥及接线环形立交工程的钢-UHPC复合桥面总面积达35,000m2,UHPC铺装层厚50mm,由浙江宏日泰耐克、江苏苏博特、浙江新中源建设公司等供应UHPC预混料和施工。

东莞市滨海湾大桥是目前国内最大跨径、桥面宽度最宽(双向8车道)的空间扭索面斜拉桥,钢-UHPC复合桥面采用160MPa等级UHPC铺装,厚度60mm,总面积25,300m2,由中铁桥研科技施工(见图8)。

广州市南沙红莲大桥为主跨580m双塔双索面混合梁斜拉桥,UHPC铺装面积14,000m2,由湖南中路华程施工。

成都市天府农博园美丽乡村示范长廊项目桥梁全长707.08m,跨越金马河既有河堤和规划河堤采用50m简支钢箱梁,UHPC铺装面积约12,000m2,由中交二航武汉港湾和二航成都建设工程公司施工。

中山市西环联石湾特大桥为双层钢桁梁独塔斜拉桥,总长412m,宽38.8m,铺装70mm厚UHPC层,总面积25,338m2。该工程项目团队在摊铺装备研发阶段结合UHPC特性来改进摊铺装备,实现纵向宽幅摊铺并提高了施工效率和表面平整度,UHPC表面呈“镜面”效果(见图9),由保利长大四公司施工等等。

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图8  东莞市滨海湾大桥UHPC铺装施工(中铁桥研科技提供图片)

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图9  中山西环联石湾特大桥UHPC铺装施工(保利长大四公司提供图片)

钢梁-UHPC桥面板

甘肃省公路交通建设集团和桥梁工程研究中心开展UHPC材料研发,通过试验、研究、验证,在桑园子黄河特大桥预制使用了UHPC华夫型桥面板,桥面板最小厚度仅8cm,自重比常规桥面板降低30%以上,具有结构轻、强度高、耐久性好等特点[15]。桑园子黄河特大桥是国内8度以上地震区最大跨度分幅联塔斜拉桥,主跨328m,梁体为70m钢桁-UHPC轻型组合梁。

UHPC梁桥

2021年广东省公路学会发布标准《无腹筋预应力超高性能混凝土梁桥技术规范》(T/GDHS003-2021),2022年UHPC梁桥在广东省得到了更多应用(见图10)。在乡村公路的改造升级中,15-30m跨径UHPC梁桥体现出较大优势,包括装配化率高、施工周期短、梁自重轻、方便运输和吊装(这对于需要通过承载力低的桥梁、狭窄乡村公路运输尤为重要),并且综合造价与传统混凝土梁桥基本持平。表2是鼎兴土木和中路新材设计优化的无腹筋UHPC梁桥与传统混凝土梁桥上部结构的经济性对比。对于20m和30m跨径,UHPC梁桥比传统混凝土上部结构的造价略高,但考虑UHPC梁桥上部结构重量减轻会使下部结构和基础的建设成本降低,总造价大致可持平。可见,合理的设计、把UHPC和钢材的力学性能发挥好利用好,中、小跨径UHPC梁桥的建设成本也具有竞争力,同时还有免维护维修和更长服役寿命的额外优点。

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图10  无腹筋预应力UHPC梁桥更新乡村公路桥梁(中路新材提供图片) 

表2:传统混凝土和UHPC梁桥上部结构经济性对比(鼎兴土木提供) image023.png

保利长大二公司继2021年建成102m跨径UHPC箱梁公路桥——广东英德北江四桥后,2022年又在中山西环上建成了105m跨径的UHPC箱梁桥(见图11)。该UHPC简支梁桥位于横栏服务区B匝道,桥梁宽度为10.5m,由2片预制斜腹板UHPC箱梁组成;梁高4.1m,横向中心间距5.2m,底板宽度2.1m,顶板宽度4.95m。主梁纵向划分为7.5m+5×18m+7.5m七个节段,每两个节段间预留0.5m作为后浇带湿接缝。结构上使用“体外后张为主+体内先张为辅”相结合的方案,在跨中D梁段设置9根15-1先张法钢绞线,有效提高了结构的延性,充分利用UHPC的超高性能优化了箱梁的断面尺寸;横向采用2片斜腹板小箱梁断面,加大纵向节段长度,并将节段重量控制在150t左右,顺利实现了UHPC箱梁节段从英德预制工厂至中山的长距离陆上运输和施工架设;而UHPC梁节段间的后浇湿接缝设计,则是胶接匹配方式进一步优化,降低节段拼装的精度控制难度,保证了节段拼接的质量。中山西环的105m跨径UHPC简支梁,是在英德102m跨径简支梁桥基础上进一步技术创新和发展完善,保利长大再次突破UHPC简支梁桥跨径的世界上记录,并形成设计、施工、验收的成套技术和成果。

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图11  中山西环105m跨径UHPC简支箱梁桥(保利长大二公司提供图片)

采用UHPC主梁建造公路桥,广东已经有了很好的实践和示范,期待能够以点带面进入可持续发展和应用。

桥梁结构连接和负弯矩区抗裂

宁波市象山湾疏港高速昆亭至塘溪段工程,在春晓高架6号桥左、右幅第九联作为高抗拉UHPC试验段,即采用高抗拉UHPC代替负弯矩预应力钢束,试验优化整孔预制箱梁非预应力简支转连续体系结构。桥梁上部结构为整孔预制箱梁,在连续墩顶段距梁顶0-0.3m高度范围、连续墩顶两侧1.15m范围内的箱梁顶板、翼缘距梁顶0-0.15m高度范围现浇高抗拉UHPC(见图12),浇筑方量为66.8m3。高抗拉UHPC性能要求为:28d抗拉强度≥10MPa、抗压强度≥100MPa,膨胀率介于0.02%-0.04%,由中交路桥建设公司和中交二航武汉港湾施工。

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图12  代替负弯矩预应力钢束的高抗拉UHPC连接接缝(中交二航武汉港湾提供照片)

临沂市北京路沂河大桥新旧拼宽工程,是将1994年通车的长1,210.72m、宽23m旧桥拓宽,新建拼宽桥与老桥拼接形成一体化桥面。老桥改造后,拆除重建部分采用钢箱梁,保留部分均为30m简支混凝土小箱梁。与老桥重建部分钢箱梁对应,新建拼宽桥也采用相同钢箱梁;与混凝土小箱梁对应,新建拼宽桥则采用标准联60m+60.69m=120.69m整体现浇预应力混凝土连续箱梁。不等跨径、不同结构形式拼宽尚无成熟经验,新旧规范协调、大跨径连续梁拼宽、错位拼宽等都是桥梁拼宽中的难点,常规方案均采用分离拼宽或设置纵向伸缩缝的型式,但难以保证通行效率和行车舒适性。为解决原结构预应力小箱梁与新建拼宽整体现浇预应力大箱梁在活载作用下变形协调问题,该项目把UHPC用在新旧桥面铺装结合部位,通过新型构造设计和利用UHPC高抗拉强度、高韧性将新旧结构连成整体。为确保方案的可靠性,施工前进行了现场足尺模型破坏性加载试验(见图13),理论计算和足尺结构试验验证均达到设计要求。实际工程施工完成后的效果良好,经检测满足设计的性能要求。UHPC铺装由山东高速工程检测公司施工。该桥梁拼宽方案系山东省首次应用,为桥梁新旧拼宽提供了新的技术路径。

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图13  不同梁型拼宽用UHPC铺装连接足尺试验和施工(山东高速工程检测/青岛迪泰提供照片)

北海市西村港跨海大桥主桥为双塔双索面斜拉桥,主桥跨径布置为38.9+70+238(主跨)+70+38.9=455.8m,桥面宽38m,设2%双向横坡,主梁为钢混叠合梁。在辅助墩、边墩、跨中等混凝土桥面主要负弯矩受拉部位,混凝土桥面板接缝采用UHPC湿接缝连接,由中铁桥研科技施工。

景观桥、人行桥

上海(园林)集团更新建造的苏州市平海路、虎殿路沿线绿化和景观工程,包含建筑大师朱祥明设计的荷花池景观桥项目,是在种满荷花的水池上建造可供市民闲坐、观赏、拍照的水上栈道与平台,边缘为荷叶边造型的坐凳,既为荷花池应景,也具有实用性(见图14)。荷花池景观桥采用装饰结构一体化UHPC构件建造,为全预制装配式,最大板块尺寸超过30m2,由上海义诚巨新预制生产。

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图14  苏州市平海路、虎殿路荷花池景观桥(上海(园林)集团)

位于杭州市临平区的方塘埠河桥为九乔绿道项目的子项目,上部结构采用跨径27.3m单孔现浇UHPC实心板拱(见图15),桥宽3-5m渐变,跨中板厚30cm,拱脚板厚40cm,拱轴线采用悬链线,拱轴系数3.735,净失高3.62m,净矢跨比1:7.48。浙江宏日泰耐克和杭州宏日绿建施工建造。

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图15  九乔绿道方塘埠河桥(浙江宏日泰耐克提供图片)

武汉友谊大道快速化改造工程,需拆除重建跨越友谊大道的武汉理工大学人行天桥。项目工期紧,且天桥上空横跨高架,现场施工及吊装条件受限。新桥选用UHPC建造方案,可降低结构自重、缩短工期,且桥梁结构免维护耐久性好。新桥为单箱三室箱型截面简支梁(见图16),宽7.2m,高1.0m,腹板壁厚仅10cm,四跨跨径分别为3×15.25m+12.0m。箱梁在现场预制,采用蒸汽养护。该工程由中铁武汉勘察设计研究院设计,中建三局基础设施建设投资公司施工,华新超可隆供应UHPC材料。

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图16  武汉理工大学人行天桥二桥(华新超可隆提供图片)

2.建筑应用

建筑幕墙与外立面

用UHPC设计制作的建筑幕墙或外立面装饰构件,是最容易看到和感受到的UHPC应用,也是外观质量要求最高的UHPC构件。以下是完成或参与单位提供的2022年完成的部分项目介绍及图片。

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图17  羊山攀岩中心镂空UHPC幕墙(上海义诚巨新提供图片)

羊山攀岩中心是亚洲最高等级的攀岩场馆,主体为半开放设计,由南北两个功能单体通过轻盈剔透的“蚕茧”表皮组织一个建筑整体。“蚕茧”造型采用大型镂空装饰与结构一体化UHPC幕墙建造(见图17)。为了实现功能和结构的统一,设计团队反复斟酌比较设计方案,最终选择UHPC作为建筑表皮材料。整个幕墙系统由支撑体系和大型UHPC镂空幕墙板构件组成,使用了合计1万m2、1600块形状各异的UHPC双曲面镂空面板;最大的单块板幅为5m×2m;屋顶盖板形状为2.7m的等边三角形,内嵌玻璃;幕墙板平均镂空率为53%,最大镂空率为60%,幕墙自承重无背负龙骨,是国内首创。轻质薄壁UHPC幕墙,让设计师突破材料的束缚,也展示了UHPC实现建筑装饰、功能和结构一体化的能力和潜力。UHPC幕墙板由上海义诚巨新预制生产,构件养护完毕后运输到现场安装。羊山攀岩中心荣获亚组委颁发的第19届杭州亚运会“建筑特色奖”。

坐落于昆明官渡区西亮塘湿地公园的昆明西亮塘天主堂,由清华大学王丽方教授团队与昆明市规划设计研究院联合设计,项目包括教堂和教府,是国内首个应用UHPC幕墙方案的宗教类建筑。室内内装、室外板工程、地下室坐堂、连廊屋顶及巨大的一体成型十字架均采用UHPC制作而成(见图18)。表面纹理为磨石工艺,安装缝为明缝,对结构的制造安装精度要求极高,相邻四块板块交界处误差不超过1mm(平面平整度及垂直度)。一体成型的十字架重量达5吨,单块UHPC板展开面积最大达12m2。该工程由华新超可隆供应UHPC预混料,上海义诚巨新预制生产构件。

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图18  UHPC装饰的昆明西亮塘天主堂(上海义诚巨新提供图片)

新加坡某公寓外墙遮阳造型挂板(见图19),采用白色UHPC预混料和钢纤维制作,UHPC性能要求为:抗压强度≥130MPa,弹性抗拉强度>6MPa。遮阳造型挂板在国内预制生产,运至现场安装,由浙江宏日泰耐克和安徽倍立达住工完成。

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图19  UHPC遮阳造型挂板(浙江宏日泰耐克提供图片)

位于福州市乌龙江岸闽侯县上街镇葛岐村的福建省建筑科学研究院有限责任公司设计生产基地工程,由主楼(15F)及其裙楼(1-4F)组成,最大高度约为73m。由于常规GRC或金属幕墙均不能满足该项目对结构和服役寿命的要求,选用UHPC制造异型构件作为外包幕墙。构件造型复杂、长细比大、厚度有渐变有突变,给裂缝防控、预埋件布置、模具和成型制作等带来了挑战。经过建筑师、幕墙深化、UHPC材料及生产环节充分沟通,从生产安装全过程多工况受力分析优化设计方案,将浇筑成型改为喷射成型,有效避免了开裂,通过改进喷射设备与工艺顺利完成了高难度UHPC异形构件制作生产。福建建泰建筑科技公司制作构件,江苏苏博特提供UHPC预混料和技术服务。

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图20  福建建科院生产基地大楼UHPC异形构件(江苏苏博特提供图片)

此外,还有一批设计使用UHPC幕墙的工程正在施工,将在明年的年度发展报告介绍。

建筑构件

桑植生活垃圾协同窑预处理项目是张家界市桑植县改善城区环境和集约用地的重点项目。垃圾预处理车间在生产过程中会产生大量的腐蚀性气体,对普通的混凝土屋面板材料有较强的腐蚀作用。因此,该项目采用了预应力UHPC双T板作为屋面(见图21),保证屋面抗腐蚀性能。该双T屋面结构还有结构自重小,优良的抗裂、耐火、抗震、抗冻性能等优点。UHPC双T屋面板由华新超可隆预制生产。

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图21 桑植生活垃圾预处理车间UHPC双T板(图片引自[16])

预制墙体构件连接(湿接缝)

上海市竹园污水处理厂四期工程AAO生物反应池缺氧池区域采用装配整体式结构,地下墙体高度11.4m。单个预制装配式区域长47.7m,宽51m,共8个区域,总面积1.92万m2,主要预制构件为直线段导流墙、预制梁、预制板及预制电缆沟。该工程如采用传统预制墙+预制梁+预制板的形式,则预制构件最大重量将达到31.2t,吊装安装施工不便,难以有效发挥预制装配技术集约、高效等优势。为解决这个问题,上海建工二建集团基于所研发的钢筋免套筒UHPC直锚短搭接技术,发展出新型双面叠合钢板桁架剪力墙结构体系(SPDW)。竹园污水处理厂四期工程成功引入SPDW体系,即采用双面叠合钢板桁架代替实心预制墙,倒T叠合板代替实心预制板,配合UHPC后浇连接(见图22)。SPDW体系将预制构件重量均控制在8t左右,在结构性能得以保证的基础上实现预制装配式构件轻量化。相较传统实心预制构件,SPDW构件重量减轻了70%,降低了施工难度,充分发挥了预制装配式技术的优势。竹园污水处理厂四期工程ZYSQ1.5标(UHPC湿接缝)由上海建工建材科技集团施工。

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图22  地下生物反应池预制叠合剪力墙UHPC湿接缝连接(上海建工建材科技集团提供图片)

3.结构维修加固

T梁桥梁

沙尾桥位于肇庆市高要区Y013乡道上,桥长约176m,跨径组合为11×16m,桥面全宽7.5m,行车道宽6.6m,设计荷载为公路Ⅱ级,采用钢筋混凝土T梁上部结构,共44片梁。2007年建成通车,历经15年风雨后,该桥1#-11#跨T梁腹板存在多条竖向裂缝等病害,不能满足日益增长的各种车辆、特别是重型车辆的通行需求,采用外包UHPC方法对沙尾桥上部结构中的34片梁进行了加固(见图23),由广东能达公路养护股份和中路杜拉施工。 

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图23 肇庆沙尾桥T梁采用UHPC外包薄层加固(图片引自[17])

对T梁进行加固以前常用的方法是粘钢法。鼎新土木分析比较了UHPC增大截面法和粘钢法的优缺点,认为:两种加固方法均可满足受力要求,UHPC增大截面法加固的抗弯承载力增幅小于粘贴钢板法,因为粘贴钢板面积比增大截面法所增加的纵向钢筋面积要大,而UHPC增大截面加固法的抗剪承载力增幅略大于粘钢法。按照加固综合单价UHPC12,000元/m3、钢筋6600元/t、粘贴钢板15,000元/t计算,UHPC增大截面法造价有一定优势。此外,UHPC增大截面法表观质量和视觉效果更好、结构刚度更大、外包位置原混凝土结构裂缝可永久封闭,且耐久性好,基本无需特殊养护;而粘钢加固法耐久性差,需要经常进行防腐涂装,裂缝无法永久封闭。综合考虑全寿命周期成本,采用UHPC增大截面法效果更好[18]。

空心板梁桥梁

衡山湘江大桥位于湖南省衡山县境内G240线,全长1,293.42m(主桥长720m、引桥长544m),建成于1995年,运营时间达26年。本次加固主要有引桥上部结构整体化改造、桥面更换、下部结构病害处理。利用UHPC与普通混凝土优异的粘结性能,对引桥范围预制及现浇普通钢筋混凝土空心板梁进行整体化改造,即拆除原桥面铺装层及梁缝结构,铺设钢筋网,先在梁缝灌筑UHPC,再在桥面整体浇筑80mm厚UHPC层,使原板梁与UHPC形成整体结构(见图24),由衡阳路桥和浙江宏日泰耐克施工。该项目是国内首次大规模采用UHPC材料对空心板梁进行整体化维修加固,通过精细化施工,取得良好的维修加固效果,为空心板梁维修加固提供了新方法、新模式,值得借鉴。

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图24  衡山湘江大桥UHPC加固方法示意图(浙江宏日泰耐克提供图片)

4.其他应用

UHPC重载路面

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图25  配筋UHPC重载路面施工(浙江宏日泰耐克提供图片)

重庆市高新区天马路连接道位于马家沟水库北侧,全长1.1km,标准横断面6.5m,为渣土车运输临时道路,主要通行重型运渣车辆,路面采用5cm厚配筋UHPC层铺装(见图25)。经实地与铺装30cm厚常规C30混凝土方案对比,采用UHPC铺装后,道路的耐用性能提高了10倍以上,施工工期也大大缩短,实现了当天铺装,次日即上重车的高效率。由浙江宏日泰耐克、宏日宝通(重庆)公司施工。

装配式UHPC水箱

农村污水具有分散、水流小且波动大的特点,较难统一收集,没有大型污水处理厂进行处理,适合分散处理,但目前农村使用的水箱防渗、耐腐性能、耐久性较差,维护维修费用较高,需要用新材料来解决这些问题。中建科技绿投研究院和华新超可隆新型建材科技(黄石)有限公司合作开发了装配式UHPC水箱(见图26),为建造耐久耐用水箱提供了新的解决方案。

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图26  装配式UHPC水箱(华新超可隆提供图片)

二、中国UHPC产业发展现状

1.市场规模

根据相关企业通过“2022年UHPC工程与产品应用调查表”和“2022年UHPC用量统计表”提供的用量数据,以及CCPA-UHPC分会收集的其他项目信息统计,2021年12月-2023年12月中国UHPC用量超过8.2万m3,其中大部分使用UHPC预混料,约为12.2万吨。此外,中建产研院完成2.2万m3超高强混凝土(>120MPa)工程、超高强混凝土电杆等,抗压强度属于UHPC水平,但抗拉性能未知,故没有纳入UHPC用量统计。因这次统计时间比上年度推迟1个月,统计的是13个月的用量,折合月平均用量约6300m3。2022年未完工项目只计入已完成量。统计量只包含获得的数据,会有遗漏,是不完全统计,但包含中国主要UHPC企业数据,基本反映了UHPC行业概况。

与2021年相比(月平均用量约5800m3),2022年中国UHPC用量有增长,但增幅不大(不足9%),主要原因之一是疫情导致许多工程延误或推迟开工。

2.产业发展

2022年UHPC用量分布为:桥梁48%,建筑23%,其他(电力、市政、维修加固等)29%。在桥梁应用中,59%UHPC用于钢-UHPC组合梁或复合桥面,完成桥面面积超过29.2万m2;22%用于结构连接(湿接缝),19%用于预制构件。建筑应用中,预制构件用量约45%;幕墙用量约55%,完成幕墙面积超过31.7万m2。

过去十几年间,中国在桥梁方面的UHPC应用技术和标准规范不断取得进步,桥梁也成为基础的UHPC应用市场。更重要的是,UHPC在桥梁上的应用实践正在改变了人们的观念,因为UHPC的单方价格是普通混凝土的十倍以上,不少人过去完全不相信UHPC有工程应用市场。随着桥梁结构研究深入和设计优化,UHPC的性能得到更好地发挥和利用;施工方法进步、效率提高及应用规模增大,都有效降低了UHPC桥梁的造价,有些UHPC桥的综合造价已经接近甚至低于传统材料和结构的桥梁,UHPC桥梁还有节材低碳、更耐久耐用、低或无维养费用等优势。有理由相信,UHPC会在新桥建设、旧桥修复与加固升级中得到更多更广泛应用。

2022年UHPC应用中,非桥梁类应用有所增长,建筑、市政、隧道等UHPC构件和维修加固应用已经起步,前期的设计研发工作开始产生效果,也为以后应用增长打下良好基础。在风电、核电、防护工程领域,正在开展应用UHPC的技术准备工作,将为UHPC产业注入新的发展动力。

3.UHPC技术交流

以UHPC弹性球为主题的“第二届全国UHPC设计定制大赛”于2022年8月4日在南京成功举办。根据第一届大赛的经验,本届大赛修订了比赛规则,提高“弹高”分值,并将企业和院校分组比赛,仍然按要求的尺寸与重量设计定制UHPC弹性球,在大赛现场进行UHPC球合规性检验和“弹性”性能测试,比赛UHPC材料性能与设计制造水平等能力。来自UHPC材料研发、构件生产、施工企业和科研院所的专业人员,以及高校在校学生组成的32支(企业组23支,院校组9支)队伍参加了本届比赛,苏州三佳交通工程有限公司获得企业组冠军,三峡大学土木与建筑学院获得院校组冠军。这次比赛,UHPC球弹跳最高达到83cm,再次向我们直观展示和证明了水泥基材料可以达到的强度和韧性水平,也说明水泥基材料及其所建造的结构还有很大的性能进步与发展空间。

CCPA-UHPC分会编制和发布UHPC基础知识的短视频系列讲座,第一、第二期共35节,从2022年2月24日至10月29日陆续在微信公众号和抖音号“混凝土和UHPC”上发布,是一次新形式的科普尝试,内容如下:

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微信公众号“鼎兴土木”发布系列短视频介绍UHPC材料性能、结构设计和工程应用;发表了很多原创推文介绍UHPC行业动态、研究成果和工程案例,讨论分析UHPC结构设计和应用中的一些问题。

2022年5月16日,广东公路学会、中路杜拉等单位在江门组织召开了“25米无腹筋先张法预应力工字型UHPC-NC组合梁足尺破坏试验观摩会”,并在网上直播。8月30日,在肇庆广东省公路学会主办了“基于超高性能混凝土UHPC薄层加固既有桥梁专题技术交流会”。

应湖南大学UHPC桥梁研发团队邵旭东教授邀请,瑞士洛桑联邦理工学院教授、湖南大学外籍专家、UHPFRC桥梁领域国际著名专家EugenBrühwiler教授讲授了学术公开课《StructuralUHPFRC》。公开课以线上形式开展,于2022年10月17日开始、11月15日顺利结课,共包含7次课程,超500人次参加,在业内引起了广泛关注和强烈反响[19]。12月21-23日,湖南大学主办了线上会议“第二届全国超高性能混凝土材料与结构研讨会暨湖南省硅酸盐学会混凝土年会”。

CCPA-UHPC分会组织召开的“首届全国UHPC技术发展与创新应用大会”,从2021年开始筹备,2022年上半年完成了大会全部准备工作,等待合适时间召开,但确定的两次会议时间(2022年9月22-24日和11月23-25日)都因疫情而推迟。新确定的大会时间为2023年3月2-4日,在广东佛山举办。大会主题为“新标准、新技术、新应用促新发展,UHPC筑建美丽中国”,内容丰富,可以很好了解UHPC技术与产业发展现状与趋势,是相互学习、交流和讨论的平台,值得期待和参加。

此外,“第三届国际互动式UHPC研讨会”(ThirdInternationalInteractiveSymposiumonUltra-HighPerformanceConcrete)将于2023年6月4-7日在美国WilmingtonDelaware举办。从该研讨会上可以了解国际上UHPC发展动态和取得的新进展,值得关注。

三、推进行业创新发展的工作思路和建议

2023年2月6日中共中央、国务院印发了《质量强国建设纲要》。其中,第六章“提升建设工程品质”中关于建筑材料有如下表述:“(十四)提高建筑材料质量水平。加快高强度高耐久、可循环利用、绿色环保等新型建材研发与应用,推动钢材、玻璃、陶瓷等传统建材升级换代,提升建材性能和品质。大力发展绿色建材,完善绿色建材产品标准和认证评价体系,倡导选用绿色建材。”

作为先进水泥基复合材料,UHPC高度契合上述对建筑材料发展的要求。随着《质量强国建设纲要》的贯彻落实,中国UHPC产品、技术、应用及相关产业将进入大发展阶段。然而,在快速发展的同时也面临着问题、困难和挑战,为高质量发展UHPC材料与应用技术,使UHPC行业面向未来稳步健康发展,提出以下意见建议,供已经参与及准备加入UHPC行业的人们参考。

1.建立以性能和质量为基础的公平市场竞争环境

近几年,中国UHPC的应用市场在快速增长,但产能的增长速率更快,市场竞争在加剧,在某些UHPC应用领域出现激烈的价格竞争。公平竞争优胜劣汰,但必须警惕和避免恶性低价竞争,防止为降低成本发生偷工减料、“以次充好”或“鱼目混珠”的情况,否则不仅会损害相关工程的质量或应用效果,还会产生“劣币驱逐良币”效应,危害UHPC行业的长远发展。

为营造健康有序的发展环境,要建立起价格与性能、质量相关联的公平竞争机制。为此,需要发展完善试验方法,特别是针对实体构件和现浇结构的质量检验评定方法;需要建立完善工程质量验收规范,并严格实施,加强UHPC性能、质量检验与工程质量验收。

与此同时,企业要努力提升自身竞争力,依靠更好技术能力、质量管理能力和成本控制能力,在竞争中脱颖而出。UHPC产业还处于初始起步阶段,有很大的应用发展空间。开发新应用场景做好增量,研发有市场竞争力的产品或工程解决方案,并在细分应用市场建立和保持技术先进性及竞争优势,是企业成长壮大的关键。期待在中国成长起一批重人才培养、重研发和技术积累、重长久发展、具有国际竞争力的UHPC企业。

2.建立科学的工程材料选用评价方法

UHPC是高效率使用水泥、纤维和钢材的工程材料,在能够有效发挥UHPC力学性能的场合,用UHPC建造工程结构能够显著地节材和减碳(与传统钢筋混凝土和钢结构相比),造价有不增加或降低的可能性。UHPC也是耐久性最好的工程材料,保守估计其工程结构在恶劣自然环境中的免维护服役寿命超过200年,工程寿命周期成本可以大幅度降低。此外,对于有缺陷、损伤或腐蚀而老化或承载力不足的现有混凝土及钢结构工程,应用UHPC进行维修加固和保护,可以显著提升老结构的性能,并大幅度延长服役寿命。修复或升级大量现有老化工程结构,相比于拆除重建,更有利于低碳、可持续发展。

在为努力实现“双碳”目标的今天,工程建设应该从关注初始造价,向寿命周期成本、碳排放、绿色可持续和高质量发展的评估体系转变。在工程设计阶段,应定量化算清楚各种设计方案建造材料所隐含的碳排放、施工方法等产生的碳排放,并从20年、50年、100年或寿命周期分析,算清楚工程的经济账、资源消耗账和碳排放账,以此作为设计方案和材料选择决策的重要依据,“用对用好”UHPC,促进工程建设向高质量、低碳、低资源消耗、低寿命周期成本方向发展,并迈上新台阶。

3.重视标准规范的编制质量

建立先进的UHPC标准规范体系,既是构建先进UHPC技术体系的核心工作,对于引领和支撑UHPC产业与工程应用向国际先进水平、高质量方向稳步健康发展,也起着至关重要的作用。近年来,UHPC相关标准规范的制修订工作进展较快,制约UHPC应用的标准“瓶颈”正在被突破,这是可喜的一面,但“快速”制订的有些标准也出现质量偏低或简单“抄袭”、“套用”问题。标准如果不具备先进性,不仅不利于技术和产业发展进步,往往会起相反的作用,标准应遵循“宁缺毋滥”的原则。建议编制、审批和采用标准,要重视和认真评估标准的编制质量和先进性,确保标准规范对UHPC的性能与质量要求、试验检验方法以及工程应用技术等方面先进、合理,并易于操作实施。

4.拓展应用场景,持续提升UHPC材料性能与应用技术水平

三十年前,UHPC的发明人HansHenrikBache先生在他写的《新混凝土——新技术》中,分析了CRC(R-UHPC)的性能特点和性能范围,预言CRC/R-UHPC未来会成为与钢材、钢筋混凝土并列的主要结构工程材料,适合建造轻质高强、高韧性、抗疲劳、高耐久的工程结构,特别适合用于重载、大变形、低温、抗冲切、抗爆和抗侵彻等重要工程应用场合。同时指出,要实现这样的目标还需要付出巨大努力,需要编制独立的标准规范来有效发挥UHPC/CRC/R-UHPC的性能。

如今,Bache先生的预言已经部分变为现实。本系列年度发展报告(2019-2022)介绍了中国取得的进步和成就:UHPC结构设计方法和标准规范体系初步建立,在桥梁、建筑、市政、电力等领域开发了一些体现UHPC性能和价值的、可持续的工程应用。但这还只是部分UHPC有价值的应用,还有巨大的发展与进步空间,还有很多应用场景、新产品、新结构待开发。我们仍需付出巨大努力,更新观念和扩展视野,努力提升UHPC材料性能水平,开发具有特殊性能的产品,深入研究和发展R-UHPC结构、预应力UHPC结构、型钢-UHPC结构以及各种组合结构,改进完善施工工艺与装备,创新发展数字化成型技术,发展维修加固技术,进一步完善和改进标准规范体系等等。在工程应用中,UHPC结构构件的使用寿命很可能远远超过同工程的其他部分,具备重复使用的可能性。因此,应着眼未来,将UHPC构件设计和发展成为标准化、可重复使用的构件,为低碳、低资源消耗发展做出贡献。

对UHPC的认知水平和视野宽度,决定了UHPC发展潜力有多大。

致谢:

衷心感谢中交二航武汉港湾新材料有限公司、中铁桥研科技有限公司、浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司、山东高速工程检测有限公司、上海义诚巨新建筑科技有限公司、上海建工建材科技集团股份有限公司、华新超可隆新型建材科技(黄石)有限公司、江苏苏博特新材料股份有限公司、青岛迪泰自动化设备有限公司、漯河汇联新型建材科技有限公司、上海瑞史坦环保科技有限公司、广州市双瑜建筑艺术工程有限公司、广东盖特奇新材料科技有限公司、保利长大工程有限公司第二和第四分公司、砼创(上海)新材料科技股份有限公司、中铁建物产科技有限公司、湖南固力工程新材料有限责任公司、武汉源锦建材科技有限公司、中建西部建设建材科学研究院、中路新材(广州)科技股份有限公司、湖南中路华程桥梁科技股份有限公司、中建工程产业技术研究院有限公司、江苏澄筑建筑科技有限公司、上海复培新材料技术有限公司、四川国统混凝土制品有限公司、中路交科科技股份有限公司、浙江宝思博新材料有限公司为本报告提供的支持和信息。

参考资料


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