2019年中國超高性能混凝土(UHPC) 技術與應用發(fā)展報告

2020年02月18日

中國混凝土與水泥制品協(xié)會在2018年12月成立了超高性能水泥基材料與工程技術分會（簡稱CCPA-UHPC分會），旨在促進中國UHPC技術進步、知識普及、應用推廣和產業(yè)發(fā)展。在2019年6月30日南昌召開首屆CCPA-UHPC論壇的開幕式上，CCPA徐永模會長指出：UHPC突破了水泥基材料性能和應用領域的很多極限。無論是結構材料組分的復合，水泥基材料本身的性能、與纖維增強材料的復合、還是與其他結構材料的“組合”，應該說都打開了許多發(fā)展空間，為我們創(chuàng)新者提供許多想象空間。目前UHPC在各種工程上的應用還只是開始，一旦UHPC的性能和優(yōu)勢被認識，將很快形成UHPC的開發(fā)和應用高潮。希望UHPC的發(fā)展起始于國外，成長在中國，成就在中國！

從2019年開始，CCPA-UHPC分會將每年撰寫“中國UHPC技術與應用發(fā)展報告”，回顧、記錄和總結UHPC在中國的發(fā)展進步。本報告是這一系列年度報告的開篇，包含了過去和今年開展的工作。

一、UHPC的發(fā)展回顧

國際上和中國UHPC技術與應用發(fā)展，至今的大事年表如下圖所示。UHPC發(fā)明的標志是丹麥Hans Henrik Bache 先生1979年申請第一個專利以及他建立DSP理論，至今年正好是40年。在上世紀八十年代，丹麥開展了UHPC材料與應用研究。當時UHPC被稱作Ny Beton（新型混凝土）、CRC（Compact Reinforced Composite密實增強復合材料，即R-UHPC或纖維和鋼筋增強水泥基復合材料），以及Densit?商標的商業(yè)化UHPC預混料產品。上世紀九十年代，法國是UHPC研究發(fā)展最活躍的國家。其中，法國多個企業(yè)參加的“活性粉末混凝土” （Reactive Powder Concrete，簡稱RPC）研究項目，發(fā)表了系列研究論文使RPC或UHPC在世界范圍獲得重視和研究發(fā)展。法國最早開展UHPC的標準化工作，到2018年頒布了完整系列的UHPC材料、設計和施工標準。

UHPC（超高性能混凝土）名稱是1994年法國學者建議的，因能更好表達這種超高性能水泥基纖維增強材料的優(yōu)越性能，逐步被廣泛接受和采用。法國、瑞士和德國自己語言的名稱是“超高性能纖維增強混凝土”（法語簡稱為BFUP、德語為UHFB，等同英語簡稱UHPFRC— Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete）。瑞士定義UHPFRC中的“C”代表“水泥基復合材料”（Cement-based composite），認為UHPFRC克服了混凝土（Concrete）的諸多缺點，已經不是混凝土了。盡管如此，國際上交流，UHPC是通用的名稱。

在“知網(wǎng)”上查詢中國關于UHPC技術方面的中文文章，最早為1998年俞瑞堂編譯文章“活性粉末混凝土的理論與實踐“（發(fā)表在《國外橋梁》雜志1998年第1期），以及覃維祖、曹峰的文章“一種超高性能混凝土 —— 活性粉末混凝土”（發(fā)表在《工業(yè)建筑》1999年第4期）。這兩篇文章都介紹了法國研究的“活性粉末混凝土”，是中國UHPC技術的啟蒙，早期中國的相關研究應用也多采用RPC名稱，至今RPC名稱在中國還有使用。法國如今已經不再使用RPC名稱，使用BFUP或直接使用各企業(yè)商標名稱如Ductal?、BSI?等，與UHPC含義相同。

中國UHPC的研究探索始于上世紀末，最早的規(guī)模化應用是客運專線的電纜溝蓋板（RPC蓋板），開端性的橋梁應用包括：2006年建造遷曹鐵路灤柏干渠大橋低高度RPC預應力T型梁鐵路橋，2011年肇慶馬房大橋的一跨鋼橋面鋪裝試驗段（當時使用的名稱為超高韌性混凝土，簡稱STC），2015年建造福州大學校園內UHPC拱橋（10m跨徑）和京港澳高速石安段UHPC箱梁公路橋，2016年建造的長沙北辰虹橋（預制節(jié)段拼裝預應力UHPC箱梁橋）和上海裝配式高架橋UHPC濕接縫；之后橋梁和建筑創(chuàng)新應用呈明顯增長勢頭。UHPC如今是中國水泥基材料研究、應用、創(chuàng)新、發(fā)展最具活力的領域，伴隨工程應用的增長，UHPC業(yè)已成為可工業(yè)化生產和商業(yè)化供應的工程材料，產品類型和應用領域在不斷擴展。UHPC的標準化工作正在中國全面展開，進入標準體系的建立階段。

UHPC的專題技術交流始于德國Kassel大學在2004年舉辦的第一屆UHPC國際研討會（每4年一屆，英語交流）。2004年后的15年間，國際上包括中國的UHPC技術發(fā)展速度明顯加快，大量企業(yè)、大學和研究機構的科研人員加入UHPC研究與應用開發(fā)的行列，UHPC交流的平臺也不斷增加，如法國土木工程協(xié)會從2009年開始舉辦國際研討會（英語和法語交流），也是4年一屆；美國2016年舉辦UHPC互動國際研討會（英語交流），今年剛舉辦了第二屆；RILEM（國際材料和結構實驗研究聯(lián)合會）的中國系列UHPC國際研討會（英語交流），2016年和2018年分別在長沙和福州舉辦了兩屆，2020年將在南京舉辦第三屆。

2019年CCPA-UHPC分會也搭建起UHPC中文交流的本土化平臺——CCPA-UHPC論壇。首屆CCPA-UHPC論壇為期1天，于2019年6月30日在南昌舉辦（與預拌混凝土行業(yè)第六屆“井岡山論壇”同期舉辦，2019年29-30日），論壇主旨為：分享UHPC知識與經驗，啟發(fā)創(chuàng)意與創(chuàng)新，討論技術空白點與努力方向。2019年湖南省硅酸鹽學會、湖南大學等單位也在長沙組織召開了“全國首屆超高性能混凝土材料與結構研討會”（2019年10月17-20日）。第二屆CCPA-UHPC論壇將在CCPA的南京年會期間召開（2019年12月6-8日），同期還將舉辦由CCPA和中國硅酸鹽學會發(fā)起、以UHPC為專題的“第二屆混凝土大講堂”，邀請國際國內對UHPC技術發(fā)展有重大貢獻的專家學者講課。除UHPC專題會議外，近年來召開的水泥基材料和UHPC應用相關行業(yè)會議、論壇等，UHPC主題的報告數(shù)量明顯增多，從一個側面體現(xiàn)了中國UHPC研究應用的勃勃生機。

二、中國UHPC 研究與應用技術發(fā)展

經過二十年的發(fā)展，在中國一些高校、企業(yè)已經造就出一批專注于UHPC的研發(fā)團隊，成為中國UHPC技術進步和推廣應用的主要驅動力。鑒于中國之大、開展的研發(fā)活動之多，難以收集完整全面的信息資料，本報告從首屆CCPA-UHPC論壇、發(fā)表論文及新聞報道等獲得的信息，介紹部分團隊開展的部分UHPC研究應用工作，從中一窺中國的UHPC技術進展。

湖南大學

湖南大學黃政宇、邵旭東和方志教授等的團隊，在中國最早開展UHPC材料和結構性能研究、橋梁設計與應用研究以及工程實踐。邵旭東教授團隊發(fā)展的鋼-UHPC復合橋面結構很好地解決了困擾鋼橋的兩大難題——橋面鋪裝壽命短和鋼結構易疲勞損傷；設計和試驗研究了多種UHPC結構、鋼-UHPC復合結構橋梁。其中，鋼-UHPC復合橋面在中國已進入規(guī)模化應用，其它橋型正在走入工程應用。

方志教授團隊開展了UHPC結構設計基本理論研究，編制湖南省工程建設地方標準DBJ43/T325-2017《活性粉末混凝土結構技術規(guī)程》，以及一些開創(chuàng)性UHPC結構設計和工程實踐，如主持設計了長沙北辰三角洲跨街天橋（可通行消防車輛）—— 中國首座節(jié)段預制拼裝預應力UHPC連續(xù)箱梁橋；設計將UHPC（RPC）用于混合梁斜拉橋鋼-混結合段，并分別在云南六庫怒江二橋 (2014)、湖北石首長江大橋(2018)和湖北嘉魚長江大橋(2018)上成功應用；設計和實施用UHPC加固預應力混凝土箱梁橋主梁（混凝土強度不足的新建橋梁）；為法國設計的24m、27m跨大跨預應力UHPC (RPC)屋面梁進行審核優(yōu)化等。

同濟大學

同濟大學王俊顏研究員團隊著重于研究和提升UHPC“應變強化”（應變硬化）性能，使UHPC材料“又剛又韌”，具備更好的裂縫控制能力，與鋼筋一起受拉更好的協(xié)同性。該團隊采用軸拉試驗、氣體滲透性、顯微鏡觀察等方法研究UHPC裂縫自愈合，所獲得的結果更進一步明晰了UHPC裂縫自愈合的特性特征。采用聲發(fā)射分析研究UHPC軸拉加載損傷發(fā)生與發(fā)展以及損傷對滲透性影響，采用圓環(huán)約束試驗分析UHPC收縮特征；與結構團隊合作開展UHPC梁結構性能、裝配式混凝土框架UHPC連接節(jié)點抗震性試驗研究等，取得了豐碩研究成果。與UHPC生產、結構設計與工程施工企業(yè)合作，該團隊的UHPC工程應用案例已達40余項，包括橋梁結構維修加固、結構連接、新型橋梁結構等。依托先進土木工程材料教育部重點實驗室，2019年4月王俊顏倡導成立了同濟大學UHPC創(chuàng)新團隊，成員來自同濟大學材料科學與工程學院、土木工程學院和上海市政工程設計院，后續(xù)還將引入更多成員擴大團隊規(guī)模和范圍，形成“材料 - 結構 - 應用”一體化團隊協(xié)同創(chuàng)新，更好地發(fā)展UHPC技術體系、拓展工程應用。

長安大學

針對我國大量公路橋梁需要維修加固的重大需求，長安大學王春生教授團隊對鋼-混凝土組合加固技術進行了較為系統(tǒng)的試驗、理論與應用研究，開展了從模型梁、足尺梁到實橋的系列跨尺度試驗研究，形成完整的組合加固技術體系，并成功實施了多座混凝土橋梁的組合加固工程，取得良好技術、經濟效果。在現(xiàn)有加固技術基礎上，學習借鑒瑞士加固技術，王春生團隊研究使用UHPFRC材料進一步改進提升組合加固的技術、經濟效果。經過系統(tǒng)性試驗研究，包括足尺混凝土板、T梁加固的承載力試驗，不同組合加固方法對比，數(shù)值與理論分析，以及工程實踐，表明UHPFRC組合加固技術在混凝土結構裂縫控制、全截面（原結構與加固結構）共同工作與承載、減小加固結構自重（減幅達50%）等方面具有顯著優(yōu)勢，采用預應力技術還能再提升加固效果。該技術體系的應用，可參考長安大學編制的陜西省地方標準SDBXM39-2019《超高性能纖維混凝土組合加固橋梁設計與施工技術規(guī)程》。

福州大學

福州大學陳寶春團隊的UHPC（RPC）研究始于2001年，已對UHPC材料和結構性能開展了大量試驗研究，如利用福建地方低成本、循環(huán)使用材料制備UHPC，研究粗骨料、纖維（摻量、形狀、尺寸及混雜）對UHPC材性影響，研究分析抗壓強度的試件尺寸效應和優(yōu)化獲得狗骨抗拉試件形狀與尺寸，成為多個團體和地方標準的試驗方法依據(jù)；開展鋼筋UHPC、預應力UHPC受彎、受剪、受壓等構件的研究，提出相應的計算公式，為UHPC結構應用打下理論基礎。提出將UHPC用于海洋環(huán)境鋼筋混凝土橋墩外層設想，相應試設計和分析表明具備高可行性；開展了系列UHPC 結構創(chuàng)新研究，如鋼筋UHPC拱、素UHPC拱的試驗研究和跨徑160m~600m UHPC拱橋的試設計，UHPC應用于整體橋、無縫橋的基礎研究，鋼管UHPC柱和高強鋼管UHPC柱以及新型復合柱的研究等。設計了2015年建造的福州大學校園UHPC拱橋，該橋跨徑10m、UHPC拱圈寬2m、厚10cm；設計了2015年建造的國內第一座公路UHPC橋，該橋位于京港澳高速公路石安段改擴建工程K34+690處，跨徑布置為4×30m連續(xù)小箱梁，全長120m，橋寬為8m，斜交角為45度，并進行了一片30m箱梁的足尺破壞試驗。

武漢理工大學

武漢理工大學水中和教授、余睿研究員團隊開展了高水平的UHPC基礎理論研究與工程應用實踐。基礎性研究包括UHPC材料低環(huán)境負荷制備、功能設計與調控，提出了生態(tài)型UHPC材料的設計理念，并建立起科學智能的配制方法，其中多項研究，如利用工業(yè)尾礦降低水泥用量、利用纖維運動模式改善纖維分布和提高纖維效率、利用天然多孔材料作為UHPC內養(yǎng)護材料減少收縮等，均取得很好效果。該團隊參與建造了我國第一個UHPC-混凝土復合結構的海洋漂浮平臺。利用UHPC材料的抗腐蝕性與抗沖擊性能，良好的解決了漂浮平臺的服役壽命與安全性。正在開展的研究項目包括用UHPC建造國防工程的防護掩體及工事，深遠海建筑材料耐久性暴露試驗等。

東南大學

在已故孫偉院士帶領下，東南大學很早開始開展RPC的研究，發(fā)展生態(tài)型RPC，并在軍事工程領域應用。王景全、劉加平教授等團隊開展UHPC材料與結構性能研究，致力于構建UHPC材料性能——設計理論——結構體系，研究粗骨料尺寸、含量對UHPC抗彎、抗拉性能影響等。

哈爾濱工業(yè)大學

哈爾濱工業(yè)大學長江學者鄭文忠教授團隊較早開展了RPC制備與應用技術研究，研發(fā)出立方體抗壓強度達250MPa的RPC，提出RPC力學指標取值方法和建立高溫下/后RPC單軸受壓本構關系計算模型。吳香國教授團隊構建了基于纖維參數(shù)的UHPC單軸受力應力應變關系表達，研究提出了鋼筋UHPC構件、預應力（先張/后張）UHPC構件、預制預應力UHPC疊合板組合梁彎剪設計方法，開展UHPC免拆模殼復合構件設計方法研究。相關成果在國內外人行橋、公路橋梁、油田管線跨越橋等多項工程以及材料性能改性設計中得到應用。研究提出UHPC復合外墻掛板，實現(xiàn)了輕質、高強、耐久、裝飾、保溫一體化設計目標，并在既有建筑墻體節(jié)能改造等工程中得到了應用。研究提出的疊合板用UHPC-RC復合底板顯著提高了結構耐久性，在某大型體育場館疊合板工程中得到了應用。研究提出的仿石材UHPC制備技術，目前已經進入工程小試階段，為裝飾石材UHPC替代技術奠定了基礎。2017年，由哈爾濱工業(yè)大學主持編制中國建材聯(lián)合會和CCPA標準《超高性能混凝土結構設計技術規(guī)程》，目前已進入征求意見階段。

北京交通大學

北京交通大學朋改非教授團隊自2007年開始UHPC的研究工作，深入研究了含粗骨料UHPC、普通UHPC和RPC的高溫損傷特征、抗火性特征及其抗火性改善方法與機理，研制了新型UHPC，提出了高溫爆裂的主要機理及其改善方法與機理等，為制備高抗火、耐高溫UHPC建立理論和技術基礎。創(chuàng)新研究成果之一為組合養(yǎng)護技術，提出了一種熱水養(yǎng)護與干熱養(yǎng)護相結合的新方法，無需采用蒸壓釜進行蒸壓養(yǎng)護而可以達到蒸壓養(yǎng)護的效果，為優(yōu)化UHPC性能、簡化制備設備與工藝奠定了基礎。針對UHPC的組合養(yǎng)護，開展了深入的微觀試驗研究，與宏觀性能研究相印證，建立了組合養(yǎng)護優(yōu)化UHPC性能的機理理論，相關研究論文發(fā)表在國際頂級期刊《Cement & Concrete Research》，研究成果獲發(fā)明專利授權一項。在常規(guī)采用纖維的方法之外，提出了解決UHPC高溫爆裂問題的組合養(yǎng)護新方法。目前，正在開展組合養(yǎng)護與內養(yǎng)護劑優(yōu)化UHPC性能以及組合養(yǎng)護技術實用化等研究。

南京理工大學

南京理工大學賴建中教授團隊專注于抗爆、抗侵徹超高性能水泥基復合材料（UHPCC）的研究與開發(fā)。通過試驗觀測、理論分析和數(shù)值模擬，提出了新型超高性能水泥基復合材料抗多次沖擊優(yōu)化設計及制備的關鍵技術，成功制備具有抗多次沖擊能力的UHPCC。采用不同尺度、不同品種的纖維和高強骨料混雜增強技術，制備出了抗侵徹UHPCC，并在實驗基礎上提出了UHPCC多次侵徹深度計算方程，模型計算結果與實測數(shù)據(jù)非常接近。采用有限元模擬技術研究了侵徹沖擊下彈靶作用全過程，結果表明靶體強度、骨料間距、彈頭形狀和侵徹速度對靶體侵徹破壞形態(tài)、應力波傳播、損傷分布有顯著影響。通過選擇合適的骨料間距和混凝土本構參數(shù)，計算模擬的侵徹深度和彈坑直徑與采用攪拌-灌注復合工藝制備的雙層和三層UHPCC靶體的實測結果十分吻合。研究成果在國防和人防工程、核電站防護、核廢料固封、反恐抗爆工程等領域有廣泛的應用前景。

清華大學

清華大學覃維祖教授在1999年撰文介紹RPC和指導學生開展相關材料研發(fā)，此后清華建材團隊一直活躍在UHPC研究應用和標準化工作領域。閆培渝教授主持編制了首個標準《活性粉末混凝土》（GB/T 31387-2015）；路新瀛教授主持編制了中國建材聯(lián)合會和CCPA團體標準《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》（T/CBMF 37-2018），組織了中國第一次UHPC材料性能的多實驗室平行試驗，以此為基礎確定了科學簡潔先進的UHPC基本性能要求與分級，并建立起先進的適合于UHPC抗?jié)B與抗拉性能測試的試驗方法。

三、中國UHPC的標準化工作

1、中國UHPC（或RPC）標準化概況

中國UHPC的標準化工作起始于2006年，即鐵道部技術文件《客運專線活性粉末混凝土(RPC)材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件》。2015年編制頒布了國標《活性粉末混凝土》（GB/T 31387），以及廣東省交通運輸行業(yè)地方標準《超高性能輕型組合橋面結構技術規(guī)程》（GDJTG/T A01—2015）。

從2016年開始，中國UHPC相關團體標準的編制工作密集展開，中國進入UHPC團體標準體系建立快速發(fā)展階段，阻礙UHPC工程應用的標準規(guī)范“瓶頸”不久將會消失，促進UHPC應用和行業(yè)發(fā)展。已編制完成、頒布的團體標準有（不完全統(tǒng)計）：

——湖南省工程建設地方標準《活性粉末混凝土結構技術規(guī)程》（DBJ43/T325-2017）

——中國建材聯(lián)合會和CCPA標準《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》（T/CBMF 37-2018）

——陜西省地方標準《超高性能纖維混凝土組合加固橋梁設計與施工技術規(guī)程》（SDBXM39-2019）

——河北省地方標準《超高性能混凝土制備與工程應用技術規(guī)程》（DB13/T 2946-2019）

在編的或尚未發(fā)布的團體、行業(yè)標準有（不完全統(tǒng)計）：

——中國建材聯(lián)合會標準《超高性能混凝土現(xiàn)場澆筑施工技術規(guī)程》、《預制超高性能混凝土構件生產技術規(guī)程》和《超高性能混凝土結構設計技術規(guī)程》

——福建省工程建設地方標準《超高性能混凝土制備與工程應用技術規(guī)程》和《超高性能混凝土橋梁設計與施工技術規(guī)程》

——中國公路學會《超高性能混凝土加固橋梁技術指南》

——中國工程建設標準化協(xié)會標準《超高性能混凝土(UHPC)技術要求》、《超高性能混凝土結構規(guī)程》、《建筑及道路工程超高性能混凝土應用技術規(guī)程》和《公路超高性能混凝土(UHPC)橋梁技術規(guī)程》

——交通部行業(yè)標準《公路橋涵超高性能混凝土應用規(guī)范》

——廣東省公路學會標準《預應力（無腹筋）超高性能混凝土梁技術規(guī)程》，等。

2、中國建材聯(lián)合會CBMF/CCPA的UHPC團體標準

CCPA正在組織編制和建立通用性的UHPC標準規(guī)范體系，2018年完成并發(fā)布了《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》（T/CBMF 37、T/CCPA 7-2018），設計、預制和現(xiàn)澆施工規(guī)范完成了征求意見稿，待編制UHPC預混料產品標準完成，就建立起了基本的UHPC團體標準體系。

《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》（T/CBMF 37-2018）定義了UHPC，即：“超高性能混凝土是指兼具超高抗?jié)B性能和力學性能的纖維增強水泥基復合材料”。該定義雖然是描述性的，但對UHPC材料的性能要求是定量化的，體現(xiàn)在標準中各等級UHPC需要滿足的技術要求。該標準編制，貫徹的原則是“簡潔實用、國際先進和不限制創(chuàng)新”，基于對UHPC性能分析、國外標準調研、開展多試驗室平行試驗與結果分析，以及廣泛征求意見，最終完成。為配合該標準頒布實施，CCPA-UHPC分會與中國建材工業(yè)出版社合作出版了新書《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》，該書匯集了編制同名標準（T/CBMF 37-2018）的基礎性和支撐性材料，可作為該標準的應用導讀。

四、中國UHPC產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

CCPA-UHPC分會成立至今，共有會員單位58個，其中科研單位5個、高校5個、企業(yè)46個、行業(yè)組織1家。企業(yè)會員主要是UHPC材料、制品、構件研發(fā)與生產企業(yè)，工程施工企業(yè)，原材料（纖維、外加劑、白水泥）生產供應企業(yè)，是中國UHPC技術進步、推廣應用和產業(yè)發(fā)展的生力軍。以下簡要介紹部分CCPA-UHPC會員企業(yè)的工作。

中交二航局

中交二航局技術中心和武漢港灣研究院，在UHPC材料和新結構開發(fā)、施工技術與裝備方面開展了大量研究和工程應用實踐，填補了一些施工技術中的空白，如依托南京五橋預制UHPC橋面板項目研究發(fā)展了含粗骨料UHPC攪拌制備、布料、振搗密實、養(yǎng)護等關鍵技術，探索優(yōu)化主要工序的技術參數(shù)、確定質量控制要點和方法，建立起完整可行的UHPC構件工廠化預制工藝、生產線裝備以及質量保證體系；依托馬爾代夫中馬友誼大橋，建立起鋼橋面UHPC鋪裝施工、養(yǎng)護的技術體系，完成總面積近2500m2的鋪裝工程；良好完成了龐公大橋索塔鋼-混結合段UHPC澆筑施工和重慶白居寺長江大橋基礎-塔柱過渡區(qū)“夾心”UHPC澆筑施工。在新型橋梁的研究開發(fā)中，將UHPC應用于中小跨徑裝配式梁橋中，包括鋼混組合連續(xù)梁負彎矩區(qū)橋面板、UHPC主梁、預制混凝土橋面板縱橫向接縫；此外，開發(fā)了UHPC護筒、UHPC棧橋面板等臨時結構產品，并成功應用于工程項目中。目前正研發(fā)UHPC大直徑管樁、UHPC墩柱外殼（兼做永久模板）、UHPC套箱等多種薄壁薄殼構件，用于提升結構在海洋腐蝕環(huán)境中的使用壽命和承載能力。

南京倍立達新材料系統(tǒng)工程股份有限公司

研究開發(fā)生產UHPC材料和制品構件，發(fā)展構件成型技術，在復雜形狀和曲面構件的數(shù)字化模型制造、UHPC構件成型生產、構件安裝以及BIM工程管理等方面技術達到國際先進水平，高水平高質量完成了深圳悅彩城展示中心、余杭文化藝術中心、上海音樂學院歌劇院等UHPC建筑幕墻項目。

上海復培新材料科技有限公司

研究開發(fā)生產UHPC材料和構件、發(fā)展施工技術，先后為多個工程供應UHPC材料和完成施工，如南通鋼拱架橋預制和現(xiàn)澆UHPC橋面板、蘇州混凝土箱梁橋面UHPC鋪裝、上海高架橋橋墩和蓋梁UHPC加固、寧波機場路南延線預制箱梁之間和梁柱之間的UHPC濕接縫連接（部分標段）、烏魯木齊高架路裝配式橋梁各種預制構件之間的UHPC濕接縫連接等。

廣州市玖塘材料科技有限公司

研究開發(fā)生產UHPC材料和制品、構件，發(fā)展構件成型與安裝技術，積極在建筑領域推廣裝飾與結構一體化、輕質裝飾構件等UHPC應用。

廣東蓋特奇新材料科技有限公司

研究開發(fā)生產UHPC材料和制品、構件，為電力電信開發(fā)了多種預制UHPC構件產品；研發(fā)了易施工、長壽命的高抗沖磨UHPC材料，試驗證實UHPC抗沖磨性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)使用的鋼纖維混凝土和高強混凝土，并在兩個水工工程中應用。

江蘇蘇博特新材料股份有限公司

研究開發(fā)UHPC材料、外加劑和纖維，發(fā)展施工技術，通過UHPC流變調控研究，開發(fā)出適合UHPC的外加劑；為南京五橋UHPC橋面板項目研發(fā)高彎拉、高彈模、低收縮的含粗骨料UHPC；為上海松浦大橋鋼橋面UHPC鋪裝和寧波機場路南延線預制箱梁的濕接縫連接（部分標段）供應UHPC材料和完成施工。

江西貝融超高性能混凝土技術有限公司

江西貝融循環(huán)材料股份有限公司與江西省建筑材料工業(yè)科學研究設計院合作設立的江西省UHPC工程技術中心，研究開發(fā)生產UHPC材料和制品、構件，發(fā)展施工技術，產品應用于市政橋梁和道路維修、現(xiàn)澆建筑構件、透水道路鋪裝等，為鋼橋面鋪裝供應材料和完成施工。

華新新型建材(武漢)有限公司 / 拉法基豪瑞建材(中國)有限公司

華新新型建材（武漢）有限公司是華新水泥與拉法基豪瑞建材集團合資公司，在工業(yè)和基礎建設領域推廣應用Ductal?或超可隆?品牌UHPC產品，在工業(yè)建筑預制大跨度預應力UHPC梁、水泥廠鋼煙囪防腐改造、耐磨防腐抗沖擊地坪成功應用。拉法基豪瑞建材(中國)有限公司則致力于在建筑領域推廣Ductal?產品，已在中國用于多個建筑幕墻或外立面項目。

阿爾博波特蘭(安慶)有限公司

在中國供應兩款白色UHPC預混料產品：AALBORG EXTREME? Light120和AALBORG EXCEL?。

上海史瑞坦環(huán)保科技有限公司

較早開始UHPC在橋梁方面應用推廣和工程施工，完成的工程包括上海昌平路跨蘇州河新橋、浦東機場停車庫連接匝道、蘭州東崗立交橋、上海北虹立交橋等的UHPC鋪裝，上海北橫通道防撞墻、寧波機場路縣江大橋的UHPC濕接縫連接，上海百曲港大橋鉸縫維修以及立交橋邊梁UHPC加固等。

砼創(chuàng)(上海)新材料科技股份有限公司

研究開發(fā)生產UHPC材料和構件成型技術，為建筑項目生產和安裝UHPC構件，完成了寧波市奉化區(qū)未來城科普中心項目的UHPC建筑外立面。

五、中國UHPC的工程應用與市場規(guī)模

1、中國UHPC工程應用

以下是介紹收集到的中國UHPC工程應用部分案例，也是一些有較大發(fā)展?jié)摿Φ膽谩?/p>

鋼-UHPC復合橋面

鋼-UHPC復合橋面2011年首次在廣東肇慶馬房大橋應用，截至2018年11月已在中國用于60余座鋼橋，橋面面積超過百萬平方米。下表是2011-2017年17個工程應用案例。湖南大學邵旭東教授團隊發(fā)展的鋼-UHPC復合橋面結構，很好地解決了困擾鋼橋的技術難題，增強了鋼橋的市場競爭力。鋼-UHPC復合橋面已進入規(guī)模化、可持續(xù)應用階段，也是中國繼鐵路電纜溝蓋板（RPC蓋板，現(xiàn)在已停用）之后，目前UHPC使用量最大的工程應用。

裝配式橋梁預制構件的結構連接

在美國和加拿大，UHPC現(xiàn)在最主要的應用為快速橋梁施工（ABC），即用于裝配式橋梁預制構件的濕接縫連接。采用UHPC濕接縫進行構件之間“結構連接”，大幅度減小接縫寬度、簡化接縫配筋、不需要鋼筋焊接，顯著減少了現(xiàn)場施工量和難度，能夠提高裝配化率、施工效率和經濟性，更重要的是：大幅度提升了裝配結構的性能，包括抗疲勞、抗震、抗裂性能以及耐久性，克服了傳統(tǒng)方式連接構件“連接節(jié)點弱”的難題。

上海市政、上海城建設計院已經在一些高架橋工程中率先設計采用預制裝配方式快速施工，并使用UHPC濕接縫連接構件，如上海2016年建設的S3公路先期實施段高架橋部分小箱梁的縱向接縫連接（長3.1km，用預制裝配方法施工僅用了100天建成），上海嘉閩高架預制裝配式結構的梁-梁之間、蓋梁-墩柱之間以及墩柱-承臺之間的接縫連結，寧波機場路南延市政道路和輕軌一體化高架箱梁縱向接縫連接（參見下圖），均為UHPC濕接縫連接。預制裝配式橋梁與UHPC濕接縫組合的技術體系，因建設速度快、橋梁性能和質量好，預計未來會在中國獲得越來越多的應用，同時成為UHPC應用的重要領域。

鋼-UHPC組合梁的UHPC橋面板

近幾年，鋼-UHPC組合梁在中國橋梁結構創(chuàng)新與應用取得了重大進展。2018年建造的南通中央森林公園鋼管拱橋（寬6m、跨徑32m），采用了預制和現(xiàn)澆80mm厚UHPC橋面板；2019年正在施工建設的兩座大型橋梁工程——南京長江五橋和湖南益陽青龍洲大橋，均采用了預制UHPC橋面板，然后與鋼箱梁組成鋼-UHPC組合梁。

南京長江五橋跨越長江段長4130m，主橋為三塔雙跨組合梁斜拉橋，跨徑布置為80m+218m+ 2×600m+218m+80m。其鋼-UHPC組合梁標準節(jié)段尺寸為14.6m長、35.6m寬、3.6m高（組合梁中心線處），制造方法為（參見下圖）：預制生產鋼筋UHPC（含粗骨料）板，標準板尺寸為6.92m寬、11.3m長、0.17m厚；每個組合梁節(jié)段有4塊UHPC預制板，在工廠采用UHPC濕接縫相互連接、與鋼箱梁疊合連接。組合梁架設安裝后，梁段UHPC板橫向在現(xiàn)場用UHPC濕接縫連接。該工程UHPC用量為預制板（494塊）6569m3、工廠和現(xiàn)場濕接縫分別為4736m3和365m3，總用量達11670m3，是迄今世界上UHPC用量最大的橋梁工程。該項目UHPC預制板在中交二航局第四工程公司蕪湖裕溪口預制場生產，為此二航局新建造了適合UHPC拌制、輸送、布料、振搗和整平的設備與生產線（見下圖），使UHPC構件生產的自動化水平、生產效率和質量控制能力都提高到了新水平。

湖南益陽市青龍洲大橋是跨越資江自錨式懸索橋，跨徑布置為 60m+110m+260m+110m+60m，主梁為鋼-UHPC 輕型組合梁，梁寬 36.5m。其橋面板為鋼板條與 UHPC 矮肋板的組合結構，頂板厚 100mm，縱肋高 120mm（含 8mm 厚鋼板條）。

混凝土橋面鋪裝

2019年完工的蘇州東環(huán)快速路跨運河橋，主橋為70m+120m+70m預應力混凝土箱梁橋。為了提高橋梁負彎矩區(qū)抗裂能力和耐久性，在橋墩墩頂兩側約16米范圍，原設計70mm厚C40普通混凝土鋪裝用UHPC鋪裝替代，施工見下圖。

在混凝土橋梁上采用UHPC鋪裝，具有廣泛應用價值。瑞士洛桑理工Brühwiler教授倡導，并在世界范圍獲得認可和應用的橋梁維修加固方法，是在混凝土橋面鋪設鋼筋UHPC層 —— 這是一個多重功能層：提高橋梁強度、剛度，抗裂、防水和保護普通混凝土，從而提高橋梁服役壽命。新橋使用UHPC鋪裝， UHPC層的多重功能從新橋就發(fā)揮作用，有助于提升了橋梁性能、質量和工作壽命。

UHPC梁橋

馬來西亞發(fā)展了多種全截面UHPC梁為主梁的橋梁，有效發(fā)揮UHPC力學性能使UHPC橋造價低于其傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋。因造價很有競爭力，馬來西亞現(xiàn)在是UHPC梁橋數(shù)量最多的國家。在其它國家如法國、美國、韓國和中國（見大事年表），也都發(fā)展和建造了UHPC梁橋，但都沒有進入實質性推廣應用，原因之一是初始造價高于傳統(tǒng)材料和結構的梁橋。開展UHPC橋梁結構創(chuàng)新，或許能改變這種狀況。

2018年中路杜拉公司建造中國首座無筋預應力體系UHPC梁橋——廣州北環(huán)高速擴建F匝道橋。該橋有6片I型后張預應力預制梁，梁高62cm，頂、底緣寬度40cm，腹板厚度10cm，跨徑16m。預制I梁體內未配置縱向鋼筋及箍筋（只有后長預應力筋）；梁頂之間設置UHPC搭板（作為永久模板），上面澆筑15cm厚C50鋼纖維混凝土橋面板，再鋪設2cm厚瀝青超薄磨耗層。據(jù)介紹，該橋預制梁采用UHPC結構替代現(xiàn)在廣泛采用的預制小箱梁、空心板或T梁，具有預制裝配化、輕型快速化、減輕結構自重（40%～60%）、有效減小建筑高度或提高跨越能力的優(yōu)勢，并能簡化施工工藝、提高結構質量，具備經濟優(yōu)勢。

水工結構UHPC抗沖磨層

廣東蓋特奇公司制備的低收縮抗沖磨UHPC，2018年1月和2019年5月分別在兩個水工工程用于鋪設抗沖磨功能層（厚度分別為10cm和20cm）。抗沖磨UHPC層與普通混凝土粘接良好，形成一體化結構，都沒有出現(xiàn)開裂、脫空等現(xiàn)象。至今，兩個工程的UHPC抗沖磨層狀態(tài)良好，將成為工程應用UHPC抗沖磨長期性能觀察的很好樣板。

如果采用全壽命周期成本進行評估，UHPC作為水利水電工程抗沖磨材料具有一定的經濟優(yōu)勢。隨著的材料技術的發(fā)展，UHPC的制備成本會進一步降低，性能進一步提升，有望發(fā)展成為最優(yōu)異的水工抗沖磨材料之一。

工業(yè)建筑UHPC應用

在工業(yè)建筑領域，華新新材用UHPC為幾項工程提供了完美解決方案，如華新長山口垃圾預處理廠、十堰環(huán)保工廠和云陽環(huán)保工廠等工程項目，使用預制工字型UHPC預應力梁替代鋼梁，很好解決了主梁在腐蝕性環(huán)境的防腐、耐久問題，同時具有承載能力大、自重輕、耐火、免維護使用壽命長、施工便捷、經濟適用等優(yōu)點。這些UHPC梁，在工廠采用超可隆?預混料制備UHPC，預制生產，常溫養(yǎng)護，總計使用3000余噸預混料。在水泥工廠窯尾鋼煙囪防腐改造工程中，用噴射法施工UHPC保護層替代傳統(tǒng)防腐涂料，借助超可隆?早強、高強、耐腐蝕、耐久等性能，可施工快速，大幅度減小停窯損失，并且有效延長維護維修周期，降低維護成本。時間短、有效周期長等優(yōu)勢。在華新武穴環(huán)保工廠的危廢聯(lián)合儲庫，地坪使用超可隆?作為面層，既能很好抵抗鏟車、行車等機械作用的剮蹭、撞擊和摩擦，又實現(xiàn)了抗?jié)B和耐化學侵蝕的功效，且施工簡單、高效。

在工業(yè)建筑領域，擁有耐高溫、耐腐蝕、耐撞擊、耐磨等性能的UHPC（通用或專門制備），擁有較大的應用發(fā)展空間。

建筑幕墻或外立面

2019年UHPC工程應用的最大亮點在建筑項目，南京倍立達公司繼2018年完成中國第一個UHPC幕墻項目

—— 深圳悅彩城展示中心，在2019年又完成多個項目（參見項目實景照片）。

——深圳悅彩城展示中心幕墻：由弧形鏤空板和弧形實心板組成，弧形鏤空板尺寸為3000×1200×30mm 、實心板尺寸3000×1200×20mm，采用UHPC預混料噴射成型。

——余杭文化藝術中心幕墻：至今中國最大的UHPC建筑應用項目，幕墻總面積達20,000m2；UHPC板采用預混料澆筑成型。構件板塊尺寸不一，平均超過10m2，最大板塊8m長×3m高；預制UHPC板塊生產速率最高達700m2/天，這可能是世界上最高的UHPC板日產量。

——南京中海左岸瀾庭售樓處UHPC 柱廊：室外造型柱，柱子沒有橫向分縫，UHPC構件單體高8米、寬4米，為一整件預制構件，把柱子的挺拔與頂天立地的氣勢完美表現(xiàn)出來。UHPC構件采用預混料噴射法一次成型，噴射工藝控制板塊厚度，平均厚度僅為25mm。UHPC構件為帶背附鋼架的大板構造，通過螺栓柔性連接，避免出現(xiàn)溫度應力及干縮應力造成的裂紋。項目采用裝配式的干掛安裝方法，實現(xiàn)了三維可調，從而保證安裝的精度。

——上海音樂學院歌劇院幕墻：造型裝飾幕墻采用UHPC預混料澆筑成型，常溫養(yǎng)護16~18h后脫模。UHPC材料攪拌完成后，具有優(yōu)異的工作性能，澆筑在模具中能夠完整表現(xiàn)模具造型，同時自流平材料也大大節(jié)省人工，操作簡便。

——溫州甌江路景觀項目外立面：復雜構造3D鏤空幕墻，采用UHPC預混料澆筑成型。

砼創(chuàng)(上海)新材料科技股份有限公司2019年承擔和完成了寧波市奉化區(qū)未來城科普中心項目建筑外立面UHPC板預制和安裝工程（參見項目實景照片）。

預制裝配式建筑的構件連接

在首屆CCPA-UHPC論壇清華大學樊健生教授的報告中，統(tǒng)計分析與UHPC相關的國家自然科學基金項目（2013～2017）和中文期刊發(fā)表的論文（2014～2018），發(fā)現(xiàn)中國UHPC應用研究熱點在橋梁上。他介紹，他們團隊研究用低收縮高延性水泥基復合材料（LSECC）連接裝配式建筑構件，試驗證明可提升節(jié)點域的抗震性能（達到現(xiàn)澆結構的抗震水平），并降低裝配建筑的節(jié)點施工難度。他建議擴展UHPC應用研究的領域，發(fā)揮UHPC材料特長，例如用UHPC連接預制混凝土構件，可以形成“強節(jié)點、弱構件”，提高結構抗震性能。

上海建工二建集團裝配創(chuàng)新研究所已經開展了相關試驗研究和工程實踐。針對 UHPC與鋼筋粘結性能，UHPC濕接縫連接梁（梁-梁節(jié)點）受彎性能、柱（柱-柱節(jié)點）抗震性能以及梁-柱節(jié)點抗震性能等進行了大量基礎試驗，提出和建立起基于UHPC濕接縫連接的新型預制裝配式框架體系PCUS，經過1 : 1足尺模型載荷試驗驗證，結構性能達到全現(xiàn)澆結構水平，且節(jié)點連接的施工效率提高、成本降低（與套筒灌漿連接對比）。PCUS體系已成功應用于海鈅瀜庭商品房項目、上海白龍港污水處理廠改造等多個項目。

采用UHPC濕接縫連接預制裝配式建筑、橋梁或其它結構的PC構件，能夠提高節(jié)點連接的質量、性能和可靠性，實現(xiàn)“強節(jié)點、弱構件”的裝配結構，并降低現(xiàn)場施工難度和成本，具備技術、經濟兩方面優(yōu)勢，是UHPC最具發(fā)展?jié)摿Φ膽弥弧?/p>

2、中國如今的UHPC市場規(guī)模

從CCPA-UHPC分會會員提供的部分項目與用量信息，保守估計2019年中國UHPC用量超過3萬立方米，使用了逾6.5萬噸UHPC預混料。在上述各種應用中，橋梁應用占據(jù)了絕大多數(shù)。

六、未來發(fā)展建議

UHPC在不同國家經歷了四十年、三十年或二十年技術發(fā)展和推廣應用后，由于國情和需求差異，UHPC應用的進展有較大差異，其中的成功應用值得我們學習借鑒。丹麥UHPC的規(guī)模化應用主要在建筑領域，包括預制UHPC樓梯、陽臺、幕墻、預制構件濕接縫連接；此外，在風電鋼塔筒的灌縫連接方面，丹麥產品性能和應用技術也居于世界領先地位。法國UHPC研發(fā)與應用涉及領域較多，包括多種結構形式公路橋、建筑構件和幕墻、工業(yè)建筑、維修加固、水利工程抗沖磨等，形成的UHPC產業(yè)規(guī)模最大，如今支撐UHPC產業(yè)的主要是建筑應用，包括大型建筑項目如體育場、高鐵站等一些創(chuàng)新結構與幕墻建筑；橋梁翻新、維修加固可能會成為另一支撐性應用。韓國在橋梁和建筑都有一些創(chuàng)新性應用；馬來西亞、美國和加拿大的研究應用主要在橋梁方面。

中國經歷二十年的研究應用，UHPC在鋼橋面鋪裝、鋼-UHPC組合橋梁的應用規(guī)模已經走在了世界前列；UHPC在裝配式橋梁和建筑構件的結構連接應用已經開始，且橋梁結構連接在UHPC應用體量的占比較大，預期待技術體系建立完善后，會進入可持續(xù)規(guī)模化應用。我們還擁有許多UHPC技術與應用發(fā)展空間，建議重點在以下方面開展工作：

1、裝配式建筑

中國正在大力推進建筑產業(yè)化、裝配化，UHPC除用于濕接縫結構連接具有技術和經濟優(yōu)勢外，使用UHPC生產部分構件如樓梯、陽臺、輕質“三明治”保溫墻板，設計應用合理，也可以從減小構件重量、減小建筑整體自重、降低運輸?shù)跹b安裝施工成本等方面獲得經濟性，并提升裝配式建筑質量。這類構件與裝配式鋼結構建筑結合應用，可形成相互補充的裝配建筑體系。在這方面，丹麥取得非常好的應用效果，我們也應該在裝配式建筑領域發(fā)展相應設計、預制生產、結構連接、安裝以及相應標準規(guī)范等構成的技術體系。

2、結構維修加固

瑞士UHPC應用的主要領域為維修加固，已經成為最具市場競爭力的橋梁維修加固技術體系，其技術經濟優(yōu)勢也在世界范圍獲得驗證、認可和應用。世界許多國家包括中國都面臨大量橋梁老化問題，需要維修加固或更換，日本如今就著力發(fā)展UHPC橋梁維修加固技術。

中國已經開展了UHPC維修加固研究和應用，也有了相關地方標準（如陜西省地方標準SDBXM39-2019），公路學會標準正在編制，但還集中在混凝土橋梁方面。還有大量老化的碼頭、隧道、水利水電、建筑等混凝土結構，同樣面臨老化、存在結構缺陷以及不能滿足現(xiàn)在對結構承載能力或抗震性要求等各種各樣的問題。UHPC維修加固技術與方法具有技術和經濟優(yōu)勢，還會在更多工程領域和更大范圍獲得應用，有很大市場發(fā)展空間。在該領域，未來創(chuàng)新發(fā)展的內容包括，適應不同場合、不同結構多樣化的UHPC成型施工方法，快速維修加固材料和施工技術，等等。

美國正在開展針對鋼橋梁的UHPC維修加固研究，取得了滿意的試驗研究結果。應用UHPC進行鋼結構的維修加固和保護，也值得關注和發(fā)展相應技術。

3、創(chuàng)新建筑與結構

法國在建筑和結構創(chuàng)新方面走在世界前列，重要的原因是建筑師、結構工程師較早參與到UHPC創(chuàng)新和應用的行列中。我國擁有數(shù)量眾多的建筑師和結構設計師，如果他們中更多人了解UHPC、參與到UHPC建筑設計和結構設計中來，會打開一個很大創(chuàng)新發(fā)展空間。為此，需要更多開展UHPC知識普及、標準規(guī)范宣傳等活動。

從2019年初開始，CCPA-UHPC分會與預拌混凝土分會合作建立了微信公眾號“混凝土和UHPC”。通過公眾號向社會大眾推廣宣傳UHPC基礎知識、相關技術、產品和工程應用。歡迎有更多人來利用這個平臺，投稿介紹自己或所見所聞的UHPC相關技術和應用，加入UHPC推廣宣傳活動，共同推動UHPC在中國的發(fā)展進步。

UHPC為水泥制品、工程結構的性能改善和壽命提升、為創(chuàng)造開發(fā)新產品和新結構、為工程結構連接以及維修加固等提供了性能更好的材料，在更高層次上滿足我們對產品、對結構、對工程的需求，如輕質高強、高耐久或長壽命、免維護、美觀、防火、綠色低碳、低資源消耗等等，對推動行業(yè)向高質量、環(huán)境生態(tài)友好方向發(fā)展，對水泥制品和工程結構升級換代具有重要意義。

我們正走在UHPC成長的路上，把UHPC發(fā)展好并在合適的地方用好，我們需要扎扎實實建立起科學先進的UHPC技術體系，包括材料制備、材料性能與試驗、結構設計與優(yōu)化、成型施工、質量控制與驗收以及標準規(guī)范體系；需要研究發(fā)展適合不同類型工程應用、施工特點和需求的UHPC材料；需要讓建筑師、結構設計師、水泥基材料產品企業(yè)、工程業(yè)主了解UHPC并參與開發(fā)UHPC應用；需要在模型制造、現(xiàn)場生產澆筑裝備、成型養(yǎng)護施工工藝等各方面提升技術和技藝水平等。匯集起眾人的智慧、技能和努力，推動UHPC的創(chuàng)新與技術進步，將使中國成為UHPC發(fā)展的新引擎，并有所成就。

（責任編輯：何雯麗）