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當前位置：
2024年是中國UHPC 行業穩步增長的一年，總用量達20萬m3，比2023增長了37%。發展的亮點包括：結構創新與應用及解決工程問題又有新突破，如無焊接正交異性組合橋面結構，鋼-混凝土-UHPC新型組合橋面板雙窄箱組合梁橋，輕質UHPC（LUHPC）與高強高彈模UHPC橋面板，輕量化裝配式UHPC蓋梁和大懸臂UHPC-NC組合蓋梁，風電UHPC-鋼混塔在2024年兩次創新高度，新型裝配式UHPC構件節點連接等；在高效率、集約化、規�；a與應用方面取得了重大進步，如甘肅UHPC輕工字梁結構預制構件先進生產線、山西UHPC護欄智能化生產流水線、UHPC風電塔筒管片規模化生產應用；新產品和新應用場景有擴展，如PCCP管、UHPC-鋁蜂窩板復合吊頂板、UHPC儲能柜體等；完成新一批采用UHPC板或幕墻裝飾外立面而各具特色的建筑。
一、UHPC研究、應用創新與產業化發展
新型無焊接正交異性組合橋面結構 傳統正交異性鋼橋面板具有自重輕、承載力高、施工便捷等特點，在國內外鋼橋中應用十分廣泛，但普遍面臨易疲勞開裂和鋪裝頻繁破損“兩大病害”難題。湖南大學邵旭東教授團隊研發的傳統正交異性鋼橋面 + 配筋UHPC層組合橋面，是“兩大病害”的很好解決方案，已經獲得大量應用（參見圖3-1）。邵教授團隊并未止步于此，又“另辟蹊徑”研究發明出無焊接正交異性組合橋面結構（以下稱“新組合橋面結構”），再大幅提升正交異性鋼構的抗疲勞性能。
圖1-1：傳統正交異性鋼橋面與新型無焊接正交異性組合橋面結構 (湖南大學提供圖)
新組合橋面結構由型鋼、鋼板條和UHPC板組合而成，其與傳統正交異性鋼橋面的差異如圖1-1所示。得益于國家自然科學基金重點項目(52038003)的資助，團隊對這種新型組合橋面結構進行了系統的理論分析、模型試驗及優化研究。新組合橋面板與鋼箱梁的縱、橫向連接采用T型濕接縫，將新舊UHPC接縫置于低應力區，使得UHPC內鋼纖維 在高應力區連續分布，有效防止了接縫開裂。該新型組合橋面結構（含接縫）除栓釘外，無任何板件焊接，從而避開焊接鋼結構“焊縫對疲勞應力敏感”的難題，大幅提升橋面結構抗疲勞性能，是橋梁技術重大的改進完善。該新組合橋面結構與傳統正交異性鋼橋面的重量基本持平，能夠適應特大跨徑斜拉橋、懸索橋等各種復雜結構受力要求，造價則可降低約50%，經濟效益顯著，并可降低橋梁運行的維護維修費用。
圖1-2：新型無焊接正交異性組合橋面結構首次應用的生產安裝過程 (湖南大學提供圖片)
鋼-混凝土-UHPC新型組合橋面板雙窄箱組合梁橋 上海浦東建筑設計研究院有限公司馬曉剛總工帶領橋梁團隊，開展了《鋼-混凝土-UHPC組合橋面板體系設計方法及關鍵技術研究》科研課題，對鋼-混凝土-UHPC組合板抗彎、抗剪、抗沖切、抗疲勞等性能進行理論研究和試驗驗證，揭示了組合板的破壞類型及特征，并將創新設計的“鋼-混凝土-UHPC新型組合橋面板雙窄箱組合梁橋”成功應用在上海滬南公路（閘航公路~G1503）改建工程中的新建申江南路跨線橋。該橋寬度16.5m、總長525m，主跨為 (40+60+40)m連續梁，主梁采用雙窄幅鋼箱梁，橋面板采用鋼-混凝土-UHPC新型組合橋面板（見圖1-3）。
該新型組合梁橋在16.5m寬度上僅布置了2個寬2.5m的窄鋼箱，懸臂2.8m未設置鋼挑臂支撐，鋼結構加工方便，外觀簡潔優美，且降低了整體用鋼量，有利于提升經濟性。橋面結構頂層采用5cm厚UHPC，可以避免組合梁負彎矩區開裂的問題，大幅提高結構的耐久性；中間層為型鋼與普通混凝土；底層為8mm薄鋼板，與開孔型鋼剪力鍵配合，一方面作為施工模版，保證施工期間的剛度，避免了現澆橋面板混凝土時另設模板的問題；同時也替代了橋面板的底層鋼筋，受力更均勻，避免了橋面板底部網狀開裂及引起的耐久性問題。
 圖1-3：鋼-混凝土-UHPC新型組合橋面板雙窄箱組合梁橋 (上海浦東建筑設計研究院提供圖片)
廣東中江高速改擴建工程中，拱北河大橋及四沙大橋兩側需要加寬擴建，老橋原設計采用的89規范，拼寬后按15規范演算承載力，抗彎承載力不通過，因此需進行加固。經多種方案綜合比選后，最終選擇采用UHPC薄層加固方案進行抗彎加固。 試驗結果表明：UHPC薄層加固技術能夠顯著提高橋梁結構的承載能力、抗裂性能和延性性能，為橋梁加固提供了一種高效、可靠的新方法。通過對比不同施工工藝對加固效果的影響，發現在鑿毛充分的情況下，植筋對結構的抗彎承載能力和抗裂性能影響不大（見圖1-4）�？紤]到植筋對梁體有一進步損傷，且植筋施工繁瑣，影響施工進度和UHPC薄層局部施工質量，建議在受拉區進行UHPC薄層抗彎加固中，可以不植筋或少植筋。該研究為未來的橋梁與建筑結構加固設計提供了重要的理論依據和實踐指導。
圖1-4：UHPC加固足尺梁抗彎試驗與結果 (廣州鼎興土木提供圖片)
針對西北區域環境及地質條件惡劣，普通混凝土結構耐久性、服役壽命及抗震性能難以滿足需求的現況。甘肅交設智遠實業有限公司開發了預制裝配式UHPC公路橋梁技術體系，由UHPC先張預應力工字梁、UHPC先張預應力疊合底板和裝配式橫隔板及橋面現澆層組成。迄今，已形成8～22m跨徑輕工字梁產品體系。2024年9月甘肅省發布實施地方標準《輕工字梁結構橋梁技術規范》（DB62/T 5031—2024）。甘肅交設智遠實業在2023年4月建成先進的工業化先張法UHPC預應力梁板生產基地，形成了高效、規�；疷HPC橋梁構件的生產能力。目前，在甘肅省已建造完成15座UHPC輕工字梁結構橋梁，更多的公路橋梁在構件預制生產和安裝建造中（見圖1-5）。
圖1-5：預制裝配式UHPC輕工字梁橋 (甘肅交設智遠實業提供圖片)
與傳統混凝土橋梁結構相比，該預制裝配式UHPC橋梁具有的優點包括：（1）質量可靠：采用先張預應力集中工廠預制，質量更高、更穩定和更可靠，因為避免了后張預應力可能出現的管道壓漿不密實、破損漏漿、錨具損壞，以及預應力損失、應力集中等系列問題。（2）輕量化：上部結構自重降低40%~50%，運輸安裝更便捷高效；可減少下部結構工程量；有利于橋梁抗震；舊橋上部更換不影響下部結構。（3）高強耐久：UHPC全預應力梁板結構的韌性好、安全儲備高，耐久性優勢突出（為混凝土結構的4倍以上），可有效適應復雜地形氣候條件。（4）綠色節材低碳：上部結構混凝土用量降低50%，鋼筋用量降低80%，全過程碳排放降低60%以上；橋梁上部結構高度減小3～28cm，可降低路基填高，舊橋上部更換不需調坡順接；集約化制造可節約預制梁場等臨時設施。（5）工業化建造：橋梁結構工廠制造、現場安裝，裝配化程度高，現場達到梁體零現澆，工程品質高；全橋免模板快速施工，節約上部工期30%~40%。（6）經濟性好：單孔造價與傳統混凝土結構基本持平，多孔結構因下部優化，經濟性隨孔數增多而增大（可總體降低5%左右），全壽命養護成本大幅降低。 甘肅交設智遠實業還研發設計了輕型裝配式UHPC橋墩蓋梁（見圖1-6）。單片蓋梁自重為26噸，比同類型普通混凝土蓋梁自重降低近65%，采用常規吊運設備10分鐘內可完成蓋梁的架設安裝，大幅提高施工效率，施工管理及設備投入成本則顯著降低。該蓋梁結構體系可以高效率工業化預制生產，造價與傳統現澆混凝土蓋梁持平，具備良好經濟性的同時，具備高耐久性和抗震性，工業化預制生產不僅效率高，質量也容易控制和保證。此外，還設計研發了輕量化路側排水溝、穩固路基的六棱塊等預制UHPC產品，利用UHPC的高耐久性有效抵御鹽水凍融、鹽質土腐蝕等的破壞，大幅降低維修或更換費用。
4、輕質UHPC和高強高彈模UHPC橋面板 輕質UHPC（LUHPC）預制橋面板及濕接縫 近年來，得益于高強輕骨料如煤矸石陶砂的工業化生產，輕質的結構用混凝土強度不斷攀升，并用于制備輕質UHPC（也稱作LUHPC）。武漢雙柳長江大橋是目前長江上在建的最寬鋼箱梁懸索橋，主橋長1,630m，主跨1,430m、寬50.5m，兩側跨堤橋為100米鋼-LUHPC組合梁橋。對LUHPC的要求為：容重2100±50kg/m3，28d抗壓強度 ≥ 115MPa，28d彈性模量 ≥ 38GPa。針對這樣高的LUHPC設計指標要求和首次規�；瘧�，雙柳大橋兩側跨堤橋建設承擔單位——中鐵大橋局/中鐵橋研科技有限公司和中交二航局/中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，分別開展技術攻關，配制出滿足性能要求的LUHPC。 LUHPC從試驗室走向工程應用，還需要解決系列生產制備和預制生產的工藝技術難題，包括：（1）解決工業化陶砂預濕工藝、投料效率問題；（2）解決LUHPC工業化生產制備的質量、強度性穩定性問題；（3）研究探索最優的澆筑振搗工藝，解決LUHPC鋼纖維下沉、陶砂上浮等均質性不易控制的問題。在各自獨立解決這些工藝技術難題后，中鐵橋研科技和中交武漢港灣院都成功預制生產出質量性能可靠的LUHPC橋面板（見圖1-7），并分別應用于武漢雙柳長江大橋兩側鋼-LUHPC組合梁橋，包括現澆施工LUHPC濕接縫。預計，LUHPC在改擴建橋梁中應用前景廣闊。
圖1-7：LUHPC橋面板預制生產 (中鐵橋研科技提供圖片)
高強高彈模UHPC預制橋面板 在建的湖北荊州觀音寺長江大橋主橋為雙塔混合式鋼-UHPC組合梁斜拉橋。該項目對UHPC的力學性能提出了較高要求。中鐵大橋科學研究院和中鐵橋研科技有限公司，針對該項目需求研發了超高強、高彈模UHPC材料：抗壓強度超200MPa，彈模達53.7GPa，抗拉強度15MPa以上，并成功進行工業化生產制備和預制橋面板（見圖1-8），應用于觀音寺長江大橋項目，實現了國內最高強度等級UHPC的規�；瘧谩�2024年已完成預制生產該項目使用UHPC橋面板總量的20%。
圖1-8：觀音寺長江大橋高強度等級UHPC橋面板預制生產 (中鐵橋研科技提供圖片)
5、公路UHPC護欄開發及產業化 針對現有公路護欄施工工藝繁瑣、施工人員與設備數量多以及耐久性差等問題，山西省交通科技研發有限公司和交通新技術發展有限公司的研發團隊經過持續攻關，開發了全壽命周期成本低的新型公路UHPC半裝配式護欄。該護欄以UHPC 為核心材料，預制護欄薄層外殼（厚度2.5～5cm），運至施工現場拼接，并在內部填充普通混凝土或煤矸石、鋼渣等固廢基混凝土，最終形成一體防護結構。通過SB級、SA級和SS級實車足尺碰撞試驗，確認該UHPC護欄安全性能滿足《公路護欄安全性能評價標準》(JTG B05-01-2013) 要求。針對北方地區冬季融雪劑的使用情況，他們采用28%NaCl、CaCl2混合溶液進行鹽水凍融循環對比試驗，研究所使用UHPC的耐久性。目前凍融已達600循環，UHPC試件表面狀態完好，幾乎沒有質量損失。 護欄的薄壁UHPC外殼構造復雜，高效率工業化生產的難度較大，研發團隊經過反復研究、不斷嘗試和改進完善，成功建立起擁有PLC自動化集成控制、配備模板快速拆裝、UHPC材料智能攪拌布料、流水線控制、產品高效運移、智能生產管理等系統模塊的生產線，實現了產品生產的標準化、智能化與規模化，年產能達14萬延米。2024年在山西汾石高速上完成該新型UHPC公路護欄示范化應用，里程52.5km，為SBm級分設式中央分隔帶（見圖1-9）。
圖1-9：自動化生產防撞護欄UHPC外殼與護欄安裝 (山西交通科技研發公司提供圖片)
6、風電UHPC-鋼混塔技術與產業化發展
圖1-10：上海風領新能源UHPC-鋼風電塔筒項目和185m高塔筒 (上海風領新能源提供照片) 上海風領新能源在2023年10月建造完成了世界第一個UHPC-鋼風電混塔（風機輪轂中心高度180m）后，同時開始了UHPC的規模化應用，設計建造了高度120m～180m系列UHPC-鋼混塔（見圖1-10a），形成了完整的技術體系。利用UHPC材料很好解決了傳統塔架結構的系列影響運行可靠性的難題。2024年11月，上海風領新能源自主設計建造的185m（風機輪轂中心高度）UHPC-鋼混塔，在哈爾濱依蘭縣項目順利完成首臺吊裝工作（見圖1-10b），風電UHPC-鋼塔筒再創新的高度。但是，新紀錄在一個月后再次刷新，2024年12月18日建華建材和遠景能源有限公司建造的風機輪轂中心高度190m的UHPC-鋼混塔安裝完成（見圖1-11）。
7、裝配式UHPC框架結構節點連接方式改進 在雙河變電站工程的基礎上（參見2022年報告），浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司進一步優化結構連接方式，將UHPC構件與鋼結構連接方式有機結合，在UHPC梁、柱的連接節點處設置鋼連接頭，現場通過連接鋼連接頭實現梁柱免支撐的結構連接，即：梁、柱采用UHPC預制，連接節點區域采用鋼結構形式，安裝完成后鋼連接節點外包輕質混凝土防腐保護，形成新型“預制UHPC構件+鋼連接節點”裝配整體式混合框架結構體系。這樣，鋼-UHPC結構中鋼材無外露，克服了鋼結構建筑后期需頻繁維護的缺點，讓結構免維護壽命達到200年以上。
圖1-12：新型“預制UHPC構件+鋼連接節點”結構和安裝方法 (浙江宏日泰耐克提供照片)
基于UHPC的裝配式鋼節點混合框架結構體系，寧波市電力設計院有限公司與中國建筑科學研究院有限公司等單位聯合開展深入研發，經過理論分析與足尺試驗測試，驗證了這種新型預制裝配結構體系的承載能力、抗震性能及可靠性。與傳統混凝土框架體系相比，該結構體系梁柱截面大幅縮減，節材65%，同時具備快速裝配、綠色耐久等優點。2024年該混合框架結構在寧波鎮海半路110kV輸變電建設項目應用（見圖1-12）。工程實踐證明，結構建造真正做到工業化生產、全裝配式施工——實現免模和免支撐、快速裝配、高效施工，縮短安裝工期約25天。特別是，很好解決了常規鋼結構變電站耐久、防火性能不佳，及運行期難以帶電維護維修的難題。該新型UHPC-鋼裝配式結構是建筑向工業化、標準化、綠色低碳化迭代發展進步的優秀范例。 8、UHPC-鋁蜂窩板復合吊頂板 北京中關村東升科技園-東畔科創中心項目，外立面幕墻和室內吊頂采用仿石材UHPC紋理板。為實現建筑師希望的石材質感和紋理效果，上海義誠巨新建筑科技有限公司創新發展了UHPC-鋁蜂窩板復合結構吊頂板（見圖1-13）。借助鋁蜂窩板提高板塊強度、克服UHPC薄板翹曲，UHPC吊頂紋理板塊最薄處僅10mm，使吊頂板輕量化，有效減小了主體結構的荷載。在傳統石材、鋁板無法同時滿足高強度和輕量化要求的場合，UHPC或與UHPC復合，則可能是最佳解決方案。
圖1-13：UHPC-鋁蜂窩板復合結構吊頂板 (上海義誠巨新提供照片)
9、預應力鋼筒UHPC管 (PCCP) 某輸水項目管道的工作壓力（輸水壓力）為1.6MPa和2.2MPa，采用普通混凝土制作的預應力鋼筒混凝土管（PCCP管）難以滿足強度要求。為此，四川國統混凝土制品有限公司采用UHPC技術設計和生產PCCP管道，能夠滿足對管道較高強度的要求。該項目所在地為山區，運輸安裝等工作難度較平原地區高許多，應用UHPC使管道重量比同類普通PCCP管減小了約30%，降低了運輸與安裝施工的難度。此外，有高密實度、高抗裂性能UHPC作預應力鋼筋保護層，不再需要依賴其它附加防腐措施，可滿足管道在各種特殊地質條件中的防腐蝕要求，實現管道在高腐蝕自然環境中50～100年的使用壽命需求，消除了PCCP耐腐蝕能力不足的性能短板。 10、UHPC儲能柜體開發及產業化 UHPC儲能柜體由臺灣水泥股份有限公司（簡稱“臺泥公司”）提出并研發，與中建一局集團建設發展有限公司及中建（天津）工業化建筑工程有限公司聯合進行產品制作、組裝、試驗等工作。相關產品已申報專利。UHPC儲能柜體由UHPC材料做成的柜體外殼（見圖1-14）、儲能柜專用門及耐火隔熱材料組合而成，內置儲能電池、EMS能源管理系統、消防系統等設備。
相較于傳統集裝箱鋼制儲能柜體，UHPC儲能柜體具有防火防爆、注水滅災、高耐久性、低碳綠色的優勢，可以安全地儲存電能，并提供穩定的用電服務。UHPC儲能柜體有不同的規格和容量，目前已完成單柜1000kW·h、400kW·h、60kW·h、40kW·h容量產品的研發，可以根據使用需求進行不同規格的自由組合和配置，適用于各種室內外場景。截止2024年9月，UHPC儲能柜已在臺灣地區完成72座柜體的建設及應用，大陸區域已完成6座儲能柜設備的生產及調試，于2024年底投入杭州臺泥公亮大樓（臺泥公司大陸總部）使用。 11、大懸臂輕量化UHPC-NC組合薄壁蓋梁（又名“寧波梁”） 傳統現澆蓋梁存在施工周期長、交通干擾大等問題，而預制拼裝蓋梁存在吊裝重、高空作業時間長、造價高，需頻繁交通導改或限行等問題。針對上述蓋梁施工難題，寧波市高等級公路建設管理中心總工程師劉慈軍提出了“寧波梁”概念，即：采用預制的輕量化運輸吊裝免拆UHPC大型蓋梁模殼，結合無支架現澆內芯普通混凝土，建造預應力大懸臂新型組合蓋梁。“寧波梁”概念由遼寧省交通規劃設計院完成構型設計、理論計算和施工圖設計，再由中交武漢港灣工程設計研究院和中交二航武漢港灣新材料公司進行試驗梁的預制、架設、內芯混凝土澆筑和養護，以及承載能力測試。經過工藝驗證和蓋梁結構性能測試等各個環節，確認了“寧波梁”可行性。 驗證蓋梁以寧波市甬臺溫高速改擴建北段八車道分幅蓋梁構造尺寸為基礎，蓋梁長19.5m、高2m、寬2.4m，雙立柱外側間距5m，預先內置預應力束和鋼筋骨架的UHPC免拆模殼總吊裝重為40噸（UHPC殼側壁厚7cm），對應的普通混凝土蓋梁全重為223噸，大幅降低蓋梁吊裝重量�！皩幉骸眱刃净炷烈渤晒M行了無支架快速澆筑（見圖1-15），驗證了“寧波梁”的施工可行性，可大幅縮短蓋梁施工時間。針對UHPC薄壁結構預制易出現不密實、蜂窩、麻面等問題，該項目研發了“壓鑄”成型技術。驗證蓋梁UHPC模殼成型證實，通過整體“壓鑄”一次成型工藝可快速、高質量及批量生產大型薄壁 UHPC 腔體，適用于預制生產大型免拆模板，為建造大體積混凝土結構提供了一種新的施工方式�！皩幉骸钡牡偷踔孛獠鹉そY合無支架現澆內芯普通混凝土模式，可以顯著減少大型蓋梁施工對地面交通的影響，提高現場施工效率和安全性，特別適合用于改擴建、城市高架工程建設，擁有良好的應用前景。
12、其他產品與應用技術發展 UHPC新結構、新產品和新應用場景的開發及應用包括：公路UHPC隔離柵立柱、花架、管廊平臺板支架、腐蝕性工業廠房輕型屋面板、排水溝槽、橋梁線條，等等（詳見第四章）。
二、中國UHPC市場規模與產業發展現狀
1、用量統計 通過發放《2024年UHPC工程、產品和用量調查表》和《2024年UHPC用量統計表》(以下簡稱“調查表”)，調查中國2024年UHPC工程應用、產品創新情況，統計分類的UHPC用量，包括橋梁(鋼橋面、濕接縫、預制及現澆結構)、建筑 (幕墻、結構構件)、市政/電力/水利工程、維修加固、風電結構和其他。共計收到49個企業單位的“調查表”反饋，涵蓋了中國頭部UHPC生產應用企業(企業名單見“致謝”)，統計數據雖然是“不完全統計”，但與以前幾年的統計方式相同，有良好的可比性，能夠很好展示中國UHPC市場與產業發展變化的狀況。
2024年1月～12月，中國UHPC用量約20.04萬m3 (“調查表”收集到工程用量)，其中55%使用UHPC預混料，約24.2萬噸；其余45%為直接使用原材料生產制備UHPC。與2023年相比，2024年中國UHPC用量增加了5.38萬m3，增幅為37%，各方面應用均有所增長。CCPA-UHPC分會自2019年開始統計中國UHPC用量，年度用量發展情況見圖2-1。在過去的6年間UHPC用量平均的年增長率為46%。
2、用量分布情況（見圖2-2） 橋梁 最大的UHPC工程應用領域仍然是橋梁，占UHPC總用量的47%，比2023年（39%）有較大提高。其中，鋼-UHPC復合橋面和橋梁構件連接（濕接縫）UHPC用量分別占總用量的11%和10%；2024年橋梁預制結構構件的UHPC用量增幅較大，約為2023年用量的12倍，占總用量的26%（2023年該占比為8%）。 風電結構 風電結構UHPC用量占總用量的20%（2023年該占比為25%），占比有下降，但仍然是中國UHPC的第二大應用領域。與2023年相比，風電塔筒的UHPC用量增長了7%。 市政、電力與水利工程 市政、電力與水利工程的UHPC用量占總用量的14%，占比有下降（2023年該占比為17%）。但與2023年相比，市政、電力與水利工程的UHPC用量增加了20%。 建筑 建筑應用包括預制幕墻、墻板和結構構件（含結構連接），占UHPC總用量的14%，占比有所增長（2023年該占比為11%）。單項與2023年相比，建筑外立面（幕墻和墻板）的用量增長了88%，應用面積增長了約50%；建筑結構用量增長17%。 維修加固 維修加固的UHPC用量占總用量的2%（2023年該占比為1%）。與2023年相比，維修加固UHPC用量增加了近5倍。 其他應用 未細分的應用UHPC用量占比約4%。其中，應用量較大的是各種類型的溝蓋板。 3、UHPC行業的進步與存在問題
從2024年企業走訪調研情況看，UHPC產品、應用和市場發展，已經成為一些企業的新質生產力和發展新動能。很多企業在精細化控制UHPC的性能與質量穩定性方面，在滿足特殊性能要求方面，在提升構件預制生產工藝技術水平和自動化、智能化方面，在新應用場景、新產品開發方面，下了大功夫也取得許多進步。已經建立起來的UHPC橋面板、工字梁、公路護欄、蓋板等的自動化、智能化流水生產線，已經示范了UHPC預制構件和產品新興產業的形態。 來源：混凝土和UHPC |
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