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當(dāng)前位置：
三、UHPC的工程應(yīng)用
1、梁橋應(yīng)用 鋼-UHPC復(fù)合橋面 “調(diào)查表”收集到信息顯示，鋼-UHPC復(fù)合橋面2024年完成鋪裝施工面積超過37.7萬m2，UHPC用量2.1萬m3，橋梁數(shù)量達(dá)78座。過去的四年，鋼-UHPC輕型復(fù)合橋面在中國每年的用量都有三十多萬平米（見圖3-1），是UHPC持續(xù)穩(wěn)定的應(yīng)用。在2024年，參與鋼橋面UHPC鋪裝施工和UHPC預(yù)混料供應(yīng)的企業(yè)包括：上海瑞史坦、保利長大四公司、山東高速工程檢測、河北定強(qiáng)、江西建材院/晶磊工程、武漢源錦、上海城建市政、中鐵橋研科技、廣西路橋、浙江固路交通、廣東冠生土木、中交武漢港灣院、中路新材、上海復(fù)培、華新超可隆等。其中，中路新材施工完成的鋪裝總面積達(dá)88,766m2，中鐵橋研科技和廣東冠生土木分別施工完成了64,106m2和54,851m2，這前三個公司鋪裝施工合計面積占總面積的55%。
圖 3-1：中國鋼-UHPC復(fù)合橋面年度用量發(fā)展
以下簡要介紹2024年完成的幾個鋼橋面UHPC鋪裝工程： 上海金海路改建工程2標(biāo)（楊高中路~華東路東側(cè)），包含61m+121m+121m+87m大跨徑鋼箱梁段，采用了UHPC與鋼橋面形成的輕型組合橋面體系，總鋪裝面積11,854m2，鋪裝厚度80mm。該鋼箱梁為變寬結(jié)構(gòu)，橋梁寬度由18m逐漸變成29m。對此，項目團(tuán)隊聯(lián)合上海城建市政公司研發(fā)中心自主研發(fā)了自適應(yīng)變寬整平機(jī)與覆膜機(jī)，該設(shè)備配備由15m三維激光整平機(jī)與兩側(cè)6m伸縮臂組成，可靈活調(diào)整寬度適應(yīng)寬度變化橋面的UHPC鋪裝（見圖3-2）。由上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司和上海瑞史坦環(huán)保科技有限公司施工完成。
圖 3-2：上海金海路改建工程鋼橋面UHPC鋪裝施工和智能變寬整平機(jī) (上海城建市政提供圖片)
安康至來鳳國家高速公路奉節(jié)至巫山（渝鄂界）段白帝城長江大橋，主橋為跨徑916m鋼箱梁懸索橋，鋪裝45mm厚UHPC層，分三次施工，總面積21,808m2，廣東冠生土木工程技術(shù)股份有限公司施工完成（見圖3-3）。
湖北丹江口水都二橋全長1,342.6m，采用三跨連續(xù)鋼箱系桿拱布置。主跨680米鋼橋面段鋪設(shè)50mm厚UHPC，將鋼箱梁轉(zhuǎn)變成鋼-UHPC組合橋面，鋪裝總面積約為20,000m2，中路新材（廣州）科技有限公司施工完成。
安徽G3銅陵長江公鐵大橋全長約11.877km，跨江主橋為世界首座雙層斜拉-懸索協(xié)作體系、總長1505m大橋，采用UHPC與正交異性板鋼橋面組合橋面體系，鋪裝50mm厚UHPC，總施工面積48,160m2（見圖3-4），中鐵橋研科技有限公司施工完成。
圖 3-4：G3銅陵長江公鐵大橋鋼橋面鋪裝UHPC施工 (中鐵橋研科技提供圖片)
武宣黔江特大橋是廣西已建成的最大跨徑斜拉橋，全橋長1,339m，主橋長1,000m，主跨618m跨越黔江主航道，主跨主梁采用鋼箱梁，橋面采用鋼-STC輕型組合橋面結(jié)構(gòu)，鋪裝STC (UHPC)總面積為14,133m2，由廣西路橋工程集團(tuán)有限公司/中路新材施工（見圖3-5）。
圖 3-5：武宣黔江特大橋鋼橋面鋪裝UHPC施工 (廣西路橋提供圖片) 與上述鋼橋面鋪裝UHPC項目不同，全長592m的南昌洪州大橋主橋，主梁標(biāo)準(zhǔn)段采用鋼-混組合梁結(jié)構(gòu)，由雙邊鋼箱梁和30cm厚混凝土-UHPC復(fù)合橋面板組成。橋面板由20cm厚預(yù)制混凝土橋面板和10cm厚UHPC現(xiàn)澆層復(fù)合而成。在預(yù)制混凝土橋面板安裝和之間接縫采用C50鋼纖維混凝土濕接縫連接完成后，再現(xiàn)澆鋪裝10cm厚的UHPC層。UHPC層通過預(yù)制混凝土板內(nèi)預(yù)埋的鋼筋，與預(yù)制板形成復(fù)合橋面板一體結(jié)構(gòu)。該項目現(xiàn)澆UHPC施工由中路新材完成（見圖3-6）。
圖 3-6：南昌洪州大橋混凝土橋面板現(xiàn)澆UHPC施工 (中路新材提供圖片) 橋梁構(gòu)件連接和現(xiàn)澆UHPC結(jié)構(gòu) (包括濕接縫、橋梁拓寬拼接和墩頂負(fù)彎矩區(qū)抗裂) “調(diào)查表”收集到信息顯示，2024年UHPC用于橋梁的結(jié)構(gòu)連接 (包括預(yù)制構(gòu)件濕接縫連接、橋梁拓寬拼接、墩頂負(fù)彎矩區(qū)抗裂等) 的用量為1.98萬m3，與2023年基本持平。以下是部分工程案例： 湖南長沙興聯(lián)路大通道項目跨湘江主橋為主跨380m雙塔斜拉橋，主梁采用鋼梁與混凝土橋面板組合梁結(jié)構(gòu)，全橋共有77個鋼梁段，812塊預(yù)制混凝土橋面板，采用UHPC濕接縫連接，縱、橫向濕接縫厚26cm、UHPC用量共計2,307m3，由中路新材（廣州）科技有限公司施工。
北京承平高速公路（北京段）改擴(kuò)建工程項目包含改建2座互通立交橋，北京金隅混凝土有限公司和北京建筑材料科學(xué)研究總院完成了其中混凝土預(yù)制構(gòu)件的濕接縫連接施工。
山東濟(jì)菏高速改擴(kuò)建工程項目的一個立交橋需要拓寬，采用新舊橋梁 “兩側(cè)拼寬”的建設(shè)方案，在拼縫兩側(cè)各1.5m寬度范圍內(nèi)澆筑10cm厚UHPC層，山東高速工程檢測有限公司施工完成。應(yīng)用新型拼縫結(jié)構(gòu)和UHPC的超高性能將新舊結(jié)構(gòu)連成整體，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)受力形式，充分保證了橋梁通行效率和行車舒適性，解決了高速公路連續(xù)梁拼寬、錯位拼寬等難點(diǎn)問題。
圖 3-7：尾閭主支樞紐交通檢修橋負(fù)彎矩區(qū)和UHPC橋面板現(xiàn)澆施工 (華新超可隆提供圖片)
江西贛江尾閭主支樞紐主體建筑物由泄水閘、船閘、魚道和連接擋水建筑物組成，其中船閘部位交通檢修橋采用鋼混連續(xù)梁橋，跨徑為54.5m+19m+54.5m。由于該橋連續(xù)梁橋左右兩跨跨度較大（54.5m），若采用普通混凝土則墩頂負(fù)彎矩區(qū)易開裂，故在墩頂38m負(fù)彎矩區(qū)采用現(xiàn)澆UHPC橋面板防止開裂（見圖3-7），確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。華新超可隆為該項目供應(yīng)UHPC預(yù)混料。
浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司施工了嘉興市區(qū)快速路環(huán)線工程三期的箱梁UHPC濕接縫和寧波舟山港六橫公路大橋一期工程柴橋互通主線橋墩頂負(fù)彎矩段UHPC澆筑。
廣西平容高速公路項目平南特大橋的鋼-混結(jié)合段位于中跨，起點(diǎn)為距離索塔中心線向中跨側(cè)12m的位置，另一側(cè)和鋼箱梁段連接。結(jié)合段組成為3.5m（混凝土箱梁段）+2m（鋼-混凝土結(jié)合段) +3m（鋼過渡段）和1m （鋼箱梁段）=9.5m。由于UHPC具有較高力學(xué)性能，介于鋼和混凝土之間，所以可較為平緩地過渡結(jié)構(gòu)受力及變形，是用于鋼-混凝土結(jié)合段較為理想的材料。該橋鋼-混結(jié)合段使用高擴(kuò)展度、低收縮UHPC共計551.4m3，由中交一公局土木工程建筑研究院有限公司施工（見圖3-8）。
圖 3-8：平南特大橋的鋼-混結(jié)合段 (中交一公局研究院提供圖片)
廣東佛山市南國東路延伸線工程的控制性工程是順德大橋，總長2455.14m，主橋為主跨626m的鋼混子母塔混合梁斜拉橋。該項目UHPC應(yīng)用場景為鋼-混結(jié)合段，使用高擴(kuò)展度、低收縮UHPC共計908.6m3，由中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司施工完成。
江西鷹潭余信貴大道月湖特大橋主橋為跨徑 (30+185+30)m剛性系桿拱橋（見圖3-9），采用拱梁固結(jié)體系，橋?qū)?7m。該橋拱肋底部及拱腳區(qū)域受力極為復(fù)雜，是整座橋梁應(yīng)力最為集中的部位。該項目利用UHPC高強(qiáng)、高韌、高耐久等特性，采用UHPC替代常規(guī)混凝土作為該結(jié)構(gòu)部位的連接材料，能夠有效避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的混凝土疲勞開裂。由中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司完成UHPC施工。
圖 3-9：鷹潭余信貴大道月湖特大橋 (中交武漢港灣院提供圖片)
預(yù)制UHPC橋面板 (用于鋼-UHPC組合梁) 據(jù)不完全統(tǒng)計，2024年預(yù)制生產(chǎn)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的UHPC用量達(dá)52,847m3，為2023年用量的近12倍。增長主要來源于預(yù)制組合梁UHPC橋面板、施工棧橋板、工字梁等。顯然，業(yè)主和設(shè)計對UHPC橋面板、UHPC梁橋等結(jié)構(gòu)的認(rèn)可度越來越高。以下是部分橋面板工程案例： 湖北枝江百里洲長江大橋全長1,549m(見圖3-10)，橋跨布置為(68m+3×72m)+890m+(300m+75m),主橋為主跨890m斜拉橋，中跨及南邊跨采用-UHPC組合梁，長1,265m。組合梁橋面板為UHPC預(yù)制板，在工廠將預(yù)制板安裝在鋼梁梁段后，澆筑縱、橫向濕接縫連接預(yù)制板形成一個整體的組合梁梁段。UHPC預(yù)制板采用自動化流水線生產(chǎn)，工藝過程為：UHPC攪拌，拌合物運(yùn)輸機(jī)經(jīng)空中軌道送至布料機(jī)，布料，平板振搗整平，覆蓋保水膜養(yǎng)護(hù)，待達(dá)到吊裝強(qiáng)度后，吊裝至蒸養(yǎng)池進(jìn)行蒸養(yǎng)。該項UHPC用量（包括鋼-混結(jié)合段）總計7,666m3，由中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司負(fù)責(zé)。
圖 3-10：枝江百里洲長江大橋 (中交武漢港灣院提供圖片)
湖南湘潭市電工路工程下攝司大橋橋跨布置為(50+120+200+120+50)m的五跨飛燕式中承鋼箱提籃拱橋，總長540m。主橋采用鋼-UHPC組合雙邊箱梁，UHPC被用于預(yù)制華夫橋面板(車行道)和現(xiàn)澆橋面板(人行道和華夫板之間)。該橋UHPC橋面板采用華夫板結(jié)構(gòu)，目的是提高橋面板剛度，解決負(fù)彎矩區(qū)易開裂的難題，使運(yùn)營維護(hù)簡便，降低全壽命周期成本。全橋使用UHPC量為3,475m3，預(yù)制生產(chǎn)UHPC橋面板308塊，采用高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，由廣東冠生土木工程技術(shù)股份有限公司完成（見圖3-11）。  圖 3-11：UHPC華夫橋面板預(yù)制生產(chǎn) (廣東冠生土木提供圖片)
湖北武漢至天門高速公路，全長91.28公里，分段建設(shè)。其中，城隍互通主線橋（跨S105省道）的上部結(jié)構(gòu)采用1x50m簡支“槽型鋼箱梁+UHPC橋面板”組合梁，橋?qū)?/span>16.65m。UHPC橋面板厚18cm，尺寸為5.25x2.95m和5.2x2.95m，共6種類型，單幅共計42塊，由華新超可隆新型建材科技（黃石）有限公司預(yù)制生產(chǎn)。
在水上橋梁施工過程中，通常需要搭設(shè)臨時棧橋，作為材料、設(shè)備、人員的進(jìn)出通道，目前棧橋面板均為鋼結(jié)構(gòu)面板或預(yù)制鋼筋混凝土面板，鋼結(jié)構(gòu)在海上易腐蝕，剛度小；而預(yù)制鋼筋混凝土面板自重大，現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大，易破損，質(zhì)量難以保證。采用預(yù)制UHPC橋面板鋪設(shè)施工棧橋，使得棧橋剛度高又不失輕巧，耐久且不易破損，易于拆卸、可重復(fù)使用，具有提升棧橋質(zhì)量與性能、降本增效、低碳建設(shè)等多重優(yōu)點(diǎn)。福建惠豐建筑科技有限公司為廈門第三東通道工程生產(chǎn)供應(yīng)的UHPC棧橋面板及安裝見圖3-12。
圖 3-12：施工棧橋UHPC橋面板和安裝 (福建惠豐提供圖片)
預(yù)制UHPC梁橋 無腹筋先張預(yù)應(yīng)力UHPC工字梁橋，為建造中、小跨徑公路橋提供了非常有競爭力的方案，造價與傳統(tǒng)混凝土梁橋持平或更低；UHPC梁重量大幅降低，運(yùn)輸、吊裝等裝配化施工簡便快捷。此外，UHPC橋梁建造的碳足跡顯著降低（參見第五章）；UHPC結(jié)構(gòu)部分具備免維護(hù)和超長服役壽命，可有效降低橋梁的運(yùn)維費(fèi)用。無腹筋UHPC工字梁橋在廣東率先發(fā)展并得到批量應(yīng)用，2024年在甘肅也得到批量應(yīng)用（參見第一章第3節(jié)），未來還會有較大的應(yīng)用發(fā)展空間。
圖3-13顯示廣州太和倉儲項目跨流溪河灌溉渠橋架設(shè)的UHPC工字梁。橋梁與灌溉渠呈90度相交，橫向共布置12片后張預(yù)應(yīng)力無腹筋UHPC工字梁，梁寬40cm、高62cm、長14m，梁間距125cm，上設(shè)18cm厚現(xiàn)澆混凝土板。UHPC梁采用一次性澆筑成型，待UHPC自然硬化且梁體溫度降至環(huán)境溫度后，采用高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，由中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司預(yù)制完成。該項目對UHPC的性能要求為：抗壓強(qiáng)>150MPa，抗拉強(qiáng)度>7.5MPa，彈性模量≥43.5GPa  圖3-13：UHPC工字梁梁橋 (中建西部研究院提供照片) 中路新材2024年在廣東完成的UHPC梁橋有：廣州市荔灣區(qū)南漖路延長線上，跨徑10m、梁高0.4m的UHPC先張法預(yù)應(yīng)力π梁橋；道滘鎮(zhèn)瀝江圍橋重建工程的新建橋梁，跨徑為 (9m+12.5m+9m)，橋?qū)?/span>30m，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力UHPC工型梁，梁高0.6m。
2、水利工程應(yīng)用
抗沖磨 湖南艷洲水電站新建檢修橋的部分橋墩位于艷洲樞紐泄水閘區(qū)域，橋墩位置水流速度很大，需要進(jìn)行抗沖刷設(shè)計，部分采用抗沖耐磨混凝土。其中1~7#、A1#及A2#橋墩（高程37.2m以下位置）以及橋墩承臺頂面以下0.2m內(nèi)區(qū)域采用UC150抗沖磨混凝土，UHPC用量約366m3，中路新材（廣州）科技有限公司施工完成（見圖3-14）。
圖3-14：抗沖磨UHPC墩柱 (中路新材提供照片)
3、建筑應(yīng)用
建筑幕墻與外立面 據(jù)不完全統(tǒng)計，2024年預(yù)制生產(chǎn)UHPC建筑外立面幕墻和墻板的總面積達(dá)到55.2萬m2，總面積比2023增加了50%。上海砼創(chuàng)、珠海山泰、中建產(chǎn)研院、建華建材、浙江寶思博、青島田弘嘉業(yè)、浙江宏日泰耐克新、江蘇蘇博特、江蘇惠全、華新超可隆、廣州雙瑜、上海義誠巨新、上海三達(dá)利、福建惠豐等企業(yè)在2024年為一批建筑項目完成了外墻板、幕墻構(gòu)件的生產(chǎn)及安裝工作或供應(yīng)UHPC預(yù)混料。以下是完成或參與單位通過 “調(diào)查表”提供的2024年完成的部分項目介紹及圖片。 圖3-15是奉化彌勒文化博物館，位于中國佛教五大名山之一——彌勒道場（寧波市雪竇山），由原中央美院、中國美院院長潘公凱大師設(shè)計。彌勒文化博物館外立面設(shè)計獨(dú)具匠心，潔白無瑕的外立面上鐫刻了兩部金色的佛教經(jīng)典《金剛經(jīng)》和《上生經(jīng)》，經(jīng)文選用《彌勒上生經(jīng)》和蘇軾手抄版《金剛經(jīng)》。為準(zhǔn)確體現(xiàn)大師的設(shè)計意圖，浙江宏日泰耐克公司組織科研團(tuán)隊開展技術(shù)攻關(guān)，向大師展示了由泰耐克白色UHPC打造，集高強(qiáng)、超大、超薄、多紋理、內(nèi)嵌文字等復(fù)雜工藝于一體的新型幕墻產(chǎn)品，贏得了大師的共鳴，成為不二的選擇。博物館外立面的單曲面異形掛板共計20,611m2，由4,708塊面板組成，其中589塊為1.985mx9.5m大板塊，厚度僅30~35mm。大板色澤光亮、質(zhì)地堅硬并刻有金色經(jīng)文，組成經(jīng)書卷軸樣式，整體猶如潔白的美玉，使整個建筑成為佛教經(jīng)典。
圖3-15：奉化彌勒文化博物館 (浙江宏日泰耐克提供圖片) 圖3-16是臺灣屏東縣王船文化館，以“王船”為形，以窗口“透光”示意船艙燈光，猶如一艘文化巨輪，傳承文化展望未來。該文化館包含了展示、典藏、研究、教育等機(jī)能，“建立之目的主要為保存地方之重要民俗，促進(jìn)地方觀光發(fā)展。” 該項目為五層鋼結(jié)構(gòu)體系，建筑幕墻選用UHPC材料，灰白色調(diào)，沉穩(wěn)大氣，無規(guī)則的圓潤波浪紋理，表達(dá)它與“海洋”的緊密聯(lián)系。UHPC板塊尺寸大，采用背負(fù)鋼架方式安裝；分縫少，使建筑外形簡潔剛毅。大小不一的墻體孔洞，白天如同“王船”的眼睛；夜晚則如同“王船”上的燈籠，溫暖而祥和。該項目由江蘇蘇博特供應(yīng)UHPC預(yù)混料，由臺灣國園工程有限公司預(yù)制生產(chǎn)UHPC紋理幕墻板。
圖3-16：臺灣屏東縣王船文化館 (江蘇蘇博特提供圖片)
圖3-17是中聯(lián)重科全球總部大樓，總建筑面積約32.6萬m2。UHPC板主要用于總部大樓屋頂、連廊及外墻，共約23,000m2。其中，非屋頂區(qū)域標(biāo)段由江蘇蘇博特供應(yīng)UHPC預(yù)混料，廣州新尚藝術(shù)公司預(yù)制生產(chǎn)幕墻板。
圖3-18是南京聚智園單元幕墻工程，UHPC幕墻總面積63,700m2該項目單元式幕墻UHPC板塊整體生產(chǎn)，后在工廠組裝門窗、鋁板、打膠等，然后運(yùn)送到現(xiàn)場進(jìn)行安裝，具有施工周期短、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。此外，構(gòu)件之間的連接采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，提高了施工的效率和質(zhì)量。白色UHPC大板塊的厚度為20mm，背負(fù)鋼架，采用噴射法成型，自然養(yǎng)護(hù)，由江蘇惠全新材料科技有限公司預(yù)制生產(chǎn)。
圖3-17：中聯(lián)重科全球總部大樓 (江蘇蘇博特提供圖片)
圖3-18：南京聚智園UHPC幕墻工程 (江蘇惠全提供圖片)
澳門銀河四期中央穹頂建筑凈高13.45m，直徑48m，由鋼結(jié)構(gòu)、UHPC幕墻、垂直和天窗玻璃幕墻組成。UHPC幕墻由9層雙曲懸挑的UHPC預(yù)制板塊構(gòu)件立體交錯堆疊而成，每層16個板塊共144塊構(gòu)成總面積3,285m2的拱形UHPC幕墻穹頂。設(shè)計需要穹頂構(gòu)件同時起到裝飾和承重作用，并具備抗臺風(fēng)能力，還要滿足耐候性、抗?jié)B性、防火及耐高溫等較高的性能要求，UHPC是滿足這些要求及制作穹頂構(gòu)件的理想材料。由于構(gòu)件形狀與構(gòu)造復(fù)雜、板塊尺寸大（最大板塊長8.6m、寬4.1m、高1.9m、重達(dá)7.9噸、最薄處僅50mm），構(gòu)件的預(yù)制生產(chǎn)、運(yùn)輸和吊裝的難度極高。在參建單位新銀河娛樂2006有限公司、中國建筑工程（澳門）有限公司等企業(yè)的通力合作下，通過不斷地創(chuàng)新，順利解決了預(yù)制生產(chǎn)工藝和安裝過程遇到的一個個難題，成功建造完成澳門銀河四期中央穹頂建筑（見圖3-19）。設(shè)計對UHPC材料的性能要求，包括特征抗壓強(qiáng)度≥130MPa、軸向抗拉強(qiáng)度≥8.5MPa、彈性模量≥50GPa，以及法國標(biāo)準(zhǔn)的三項抗?jié)B性與耐磨性指標(biāo)要求、A1級防火要求，全部得到了滿足。該工程是一次復(fù)雜UHPC結(jié)構(gòu)與裝飾造型結(jié)合的創(chuàng)造性實(shí)踐。
圖3-19：澳門銀河四期中央穹頂U(kuò)HPC幕墻 (中建澳門公司提供圖片)
鋼筋桁架樓承板
新疆展熠科技有限公司2024年在新疆生產(chǎn)的鋼筋桁架樓承板總面積達(dá)88,586m2。
據(jù)不完全統(tǒng)計，2024年用于維修加固UHPC總量為4,687m3，是2023年用量的近5倍。以下是幾個工程案例：
橋墩加固與保護(hù) 華南大橋主橋建成至今已有20余年，期間進(jìn)行了多次檢測、荷載試驗和維修加固。由于下部墩身結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象持續(xù)惡化，理論分析表明承載能力不足， 2023年8月~2024年4月對主橋2、3號墩進(jìn)行了維修加固。加固方案為：2、3 墩外肢采用型鋼組合結(jié)構(gòu)并外包UHPC加固，補(bǔ)強(qiáng)外肢墩柱承載力；對2、3號墩內(nèi)肢采用鋼箍加固限制裂縫開展，并外包UHPC增大截面加固；對承臺采用型鋼組合結(jié)構(gòu)加固并在頂面加10cm厚UHPC對混凝土適當(dāng)加強(qiáng)，UHPC施工過程見圖3-20，由廣東冠生土木施工完成。對UHPC的性能要求為：抗壓強(qiáng)度≥120MPa，抗拉強(qiáng)度≥7MPa，彈性模量≤45GPa，28d收縮率＜250×10-6，初始坍落擴(kuò)展度≥700mm。針對該項目湖南固力工程新材料公司研發(fā)的微膨脹UHPC，避免了收縮裂縫的產(chǎn)生，UHPC常溫?zé)o蒸養(yǎng)條件下養(yǎng)護(hù)效果良好，減少施工工序，顯著提升了薄壁墩加固品質(zhì)，同時降低施工成本。
圖3-20：華南大橋主橋2、3號墩維修加固 (廣東冠生土木提供照片)
圖3-21： 杭州灣跨海大橋混凝土UHPC噴射層維修保護(hù) (中交二航技術(shù)中心提供照片)
杭州灣跨海大橋處于風(fēng)浪大、潮差高、海流急的惡劣海洋環(huán)境，橋墩濕接頭在服役15年后已出現(xiàn)裂縫等病害。傳統(tǒng)的涂層保護(hù)方式，存在干燥時間長、耐候性差等問題。經(jīng)過專家評審，決定選用了噴射UHPC層維修和保護(hù)混凝土，提高結(jié)構(gòu)耐久性。針對本維修工程窗口期短、材料性能要求嚴(yán)苛、施工組織難度大等特點(diǎn)，中交二航技術(shù)中心在初代技術(shù)的基礎(chǔ)上再次改進(jìn)，研制出具備超長保坍、超遠(yuǎn)距離泵送、超快硬化的噴射UHPC成套施工技術(shù)，噴射UHPC的保坍時間超4h、泵送距離超50m、凝結(jié)時間小于10min、1d抗壓強(qiáng)度大于80MPa，并成功應(yīng)用。工藝過程為：采用預(yù)混料在攪拌站制備UHPC，用罐車經(jīng)過長距離將UHPC拌合物運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，然后從橋面泵送到承臺進(jìn)入噴射機(jī)進(jìn)行噴射施工，采用分層噴射，單層噴射厚度為2～3cm，噴射表面雖不平整但可控制厚度均勻（見圖3-21），噴射完成后覆膜養(yǎng)護(hù)；1h后海水淹沒作業(yè)面，UHPC開始經(jīng)受一天兩潮海水浸泡的干濕循環(huán)。
隧道加固 云南華麗高速程海湖1號隧道長約5.2km，最大埋深613m，屬特長隧道，穿越一條活動的地震斷裂帶程海——賓川斷裂帶，隧道址區(qū)巖性復(fù)雜，地質(zhì)問題突出，屬典型擠壓大變形隧道。采用UHPC對于隧道混凝土二襯進(jìn)行加固，克服頂拱下沉開裂，中建西部建設(shè)建材科學(xué)研究院有限公司施工。UHPC設(shè)計抗壓強(qiáng)度>120MPa，抗折強(qiáng)度>18MPa。
蓋梁補(bǔ)強(qiáng) 深圳清平高速公路北段工程金龍立交至外環(huán)高速塘背立交段，因外環(huán)高速建設(shè)時序及路網(wǎng)銜接等問題，已完成大部分主體樁基、墩柱、蓋梁施工后長時間停工。恢復(fù)建設(shè)，需要對其中16個預(yù)應(yīng)力大懸臂蓋梁補(bǔ)強(qiáng)，采用的方案為：鑿除蓋梁頂緣后，澆筑25cm厚UHPC，中路新材（廣州）科技有限公司施工完成。
橋臺維修 山東東營疏港高速一橋梁兩側(cè)路基由于海水水位較高、邊坡防護(hù)不足且未做防水措施，路基長時間受海水浸泡，處于中濕或潮濕狀態(tài)，造成路基整體沉降，產(chǎn)生橋頭跳車現(xiàn)象。采用橋頭現(xiàn)澆搭板方法維修，解決跳車問題。施工使用早強(qiáng)UHPC澆筑搭板，達(dá)到快速通車的目的，由山東高速工程檢測有限公司施工完成。
橋梁伸縮縫安裝與快速維修 山東高速工程檢測有限公司新研發(fā)的PUC無縫伸縮技術(shù)，配套使用研發(fā)的早強(qiáng)UHPC材料，可2h抗壓強(qiáng)度達(dá)60MPa，實(shí)現(xiàn)快速通車的目的（見圖3-22）。
5、其他應(yīng)用
公路UHPC隔離柵立柱 傳統(tǒng)公路隔離柵立柱一般采用C25-C30混凝土制作，橫截面為10cmx10cm或12cmx12cm，單根重量40～55kg，搬運(yùn)困難，施工難度大。山西省交通科技研發(fā)有限公司/山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，采用UHPC制作立柱，通過對結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在保持同等性能前提下，構(gòu)件橫截面尺寸縮小至5cmx5cm，單根重量為12kg，大幅提高施工便捷性，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益（見圖3-23）。
UHPC花架 大運(yùn)河杭鋼工業(yè)舊址綜保項目在鋼廠舊址，土壤屬受污染修復(fù)區(qū)域，存在一定腐蝕性，設(shè)計采用UHPC花架、地鋪產(chǎn)品，利用高耐久UHPC抵抗腐蝕。同時，UHPC實(shí)現(xiàn)了花架纖細(xì)修長的造型，增大了人員活動空間（見圖3-24）。UHPC花架、地鋪產(chǎn)品由建華建材（中國）有限公司預(yù)制生產(chǎn)。
圖3-24： UHPC花架 (建華建材提供照片)
蓋板類與溝槽產(chǎn)品 因為輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久，UHPC蓋板、溝槽、雨水篦子等產(chǎn)品在各行業(yè)受到歡迎，圖3-25和圖3-26展示部分產(chǎn)品。
保利長大四公司2023年建設(shè)的蓋板自動化生產(chǎn)線（見2023年報告），在2024年保持較高產(chǎn)銷量，非標(biāo)尺寸蓋板和料倉隔倉板也有較多的生產(chǎn)與應(yīng)用。
用于現(xiàn)有混凝土防撞護(hù)欄提升改造的預(yù)制UHPC護(hù)板（見2023年報告），浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司2024年開始了批量生產(chǎn)與應(yīng)用。此外，該公司還預(yù)制生產(chǎn)軌道交通封堵板。相較原設(shè)計產(chǎn)品，UHPC封堵板強(qiáng)度高、重量小、免維護(hù)、安裝速率高，安裝費(fèi)用減少，受到業(yè)主歡迎和好評。
圖3-25：UHPC蓋板產(chǎn)品 (各生產(chǎn)企業(yè)提供照片)
圖3-26：UHPC溝槽和雨水篦子產(chǎn)品 (各生產(chǎn)企業(yè)提供照片)
耐腐蝕UHPC屋面板 垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾池的圍護(hù)結(jié)構(gòu)處于高腐蝕環(huán)境。已投產(chǎn)的垃圾發(fā)電廠的垃圾池彩鋼板屋面，超過五年的都出現(xiàn)了腐蝕穿孔，近年采用較多的鋼骨架輕型屋面板也出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕問題。屋面維修翻新除了停產(chǎn)時間成本及社會影響外，其人工費(fèi)用遠(yuǎn)大于板材成本。UHPC無疑是垃圾池屋面圍護(hù)材料的最佳選擇，因為可同時滿足高耐腐蝕和重量輕的要求。圖3-27是建華建材為湖南瀏陽生活垃圾焚燒發(fā)電項目生產(chǎn)安裝的UHPC屋面板。
圖3-27：UHPC輕型屋面板 (建華建材提供照片)
管廊疏散平臺UHPC支架 圖3-28是中路新材為廣州綜合管廊下倉疏散平臺預(yù)制生產(chǎn)的UHPC支架。傳統(tǒng)上疏散平臺采用鋼支架，UHPC支架的優(yōu)點(diǎn)在于耐腐蝕、免維護(hù)，更重要的是具備良好的防火性能。這種支架還應(yīng)推廣到地鐵隧道等場合的疏散平臺等，提高疏散平臺的防火安全性。
圖3-28：疏散平臺UHPC支架 (中路新材提供照片)
四、UHPC的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展
1、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展概況 從上世紀(jì)八十年代，UHPC就開始在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，如制造機(jī)械部件、管道耐磨內(nèi)襯等。在土木工程領(lǐng)域推廣應(yīng)用，UHPC則走過了較長的結(jié)構(gòu)性能研究、工程實(shí)踐和制定標(biāo)準(zhǔn)的過程。UHPC作為性能全新的水泥基“新材料”，如何表征及測試性能、如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計及發(fā)揮UHPC性能、如何成型施工、如何進(jìn)行質(zhì)量控制與驗收，等等，都需要有UHPC的“標(biāo)準(zhǔn)”來指導(dǎo)。1993～1996年開展的歐洲研究項目Brite/EuRam 2 “Minimal Structures Using Ultra High Strength Concrete(簡稱MINISTRUCT，使用超高強(qiáng)混凝土建造輕量化結(jié)構(gòu))”(丹麥、法國和西班牙企業(yè)參加)，研究的主要目的是為編制UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計指南提供支撐，這也是UHPC標(biāo)準(zhǔn)的起始準(zhǔn)備工作。在此基礎(chǔ)上，法國繼續(xù)開展了UHPC結(jié)構(gòu)研究和工程實(shí)踐，在2002年發(fā)布第一個UHPC標(biāo)準(zhǔn)《UHPFRC設(shè)計施工暫行指南》。之后，多個國家開展UHPC研究與應(yīng)用，并著手編制標(biāo)準(zhǔn)，2004年日本發(fā)布《超高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)混凝土（UFC）結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工指南（草案）》。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的進(jìn)展情況見圖4-1。近幾年，發(fā)布和完成編制的UHPC標(biāo)準(zhǔn)明顯增多。
在國際上比較有影響力的標(biāo)準(zhǔn)是法國和瑞士標(biāo)準(zhǔn)。法國2002年率先發(fā)布UHPC暫行指南，經(jīng)過10年使用、修訂，2013年成為正式指南。此后，再按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系模式，修改與編制了UHPC材料、設(shè)計與施工三個標(biāo)準(zhǔn)，2016年發(fā)布UHPC材料標(biāo)準(zhǔn)NF P-470和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)NF P18-710；2018年發(fā)布UHPC施工標(biāo)準(zhǔn)NF P18-451。
瑞士標(biāo)準(zhǔn)SIA 2052《超高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料——材料、設(shè)計和施工》，以1998年開始的試驗研究工作和五十多項工程實(shí)踐為基礎(chǔ)編制，于2016年發(fā)布，內(nèi)容涵蓋UHPC材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計、質(zhì)量保證和施工。SIA 2052標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過幾年應(yīng)用，并依據(jù)超過450個工程項目實(shí)踐積累的經(jīng)驗，2023年對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂完善。瑞士標(biāo)準(zhǔn)是一個簡潔、易于使用的標(biāo)準(zhǔn)，也是我國編制UHPC標(biāo)準(zhǔn)重要參考和對標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，其修訂版有更好的可操作性。
美國在大量UHPC材料與結(jié)構(gòu)性能研究、工程實(shí)踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，從2013開始組織編寫UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計指南并補(bǔ)充結(jié)構(gòu)試驗，2024年3月發(fā)布AASHTO （美國國家公路和運(yùn)輸官員協(xié)會）指南《AASHTO LRFD Guide Specification for UHPC （UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計指南）》。此外，AASHTO的UHPC材料標(biāo)準(zhǔn)已完成編制，預(yù)計在2025年發(fā)布。美國混凝土學(xué)會ACI的UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計指南、 UHPC材料與施工指南正在編制中。
 圖4-1：國際國內(nèi)UHPC標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
各國標(biāo)準(zhǔn)采用的UHPC名稱和縮寫有所不同，差異主要在于名稱中是否包含“纖維增強(qiáng)”。通常意義的超高性能混凝土 (UHPC) 都采用“纖維增強(qiáng)增韌”，不含纖維則稱作UHPC的基體——超高強(qiáng)混凝土或砂漿。
— 國際通用UHPC: Ultra-High Performance Concrete（超高性能混凝土） —部分國家使用UHPFRC: Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete（超高性能纖維增強(qiáng)混凝土） —法國BFUP: Béton Fibré Ultra-performant（超高性能纖維增強(qiáng)混凝土） —德國UHFB: Ultra-Hochleistungs-Faserbeton（超高性能纖維增強(qiáng)混凝土） —日本UFC: Ultra-High Strength Fibre Reinforced Concrete（超高強(qiáng)度繊維補(bǔ)強(qiáng)コンクリート，超高強(qiáng)纖維增強(qiáng)混凝土） —瑞士UHPFRC: Ultra-High Performance Fibre Reinforced cement-based Composites（超高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，瑞士標(biāo)準(zhǔn)重新定義“C”，代表復(fù)合材料）
2、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展動態(tài) 江蘇蘇博特公司陽知乾統(tǒng)計了至2024年國內(nèi)外UHPC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布與編制情況。迄今，國內(nèi)已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)共計31個，其中：國家標(biāo)準(zhǔn)1個，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1個，地方標(biāo)準(zhǔn)14個，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)15個；報批、待審查和正在編制（含修訂）的標(biāo)準(zhǔn)有35個，其中：國家標(biāo)準(zhǔn)3個，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4個，地方標(biāo)準(zhǔn)6個，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)22個。國內(nèi)UHPC標(biāo)準(zhǔn)編制工作非常活躍，特別是地方標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量眾多，從一個側(cè)面體現(xiàn)了中國UHPC的細(xì)分應(yīng)用發(fā)展。
在中國UHPC材料和應(yīng)用技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展明顯滯后，地方標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)支撐起了我國大部分UHPC工程應(yīng)用，為UHPC技術(shù)和行業(yè)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。我國不同行業(yè)和地區(qū)開展UHPC研究和應(yīng)用的主要領(lǐng)域、UHPC性能水平、積累的實(shí)踐經(jīng)驗不同，對UHPC的認(rèn)知、形成的觀念理念會有一定差異，體現(xiàn)在所編制標(biāo)準(zhǔn)對UHPC材料性能要求和試驗方法等方面的差異，需要特別注意。另外，標(biāo)準(zhǔn)大量涌現(xiàn)，質(zhì)量難免“良莠不齊”，選用標(biāo)準(zhǔn)需要特別關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，是否有充分研究和工程實(shí)踐支撐，以及是否“名不副實(shí)”。
2024年最值得關(guān)注的是兩個國家標(biāo)準(zhǔn) (GB)：原《活性粉末混凝土》（ GB/T 31387-2015）修訂并更改名稱為《超?性能混凝?》，新制定國標(biāo)《超?性能混凝?試驗?法》。這兩個UHPC材料標(biāo)準(zhǔn)之所以重要，是因為：如何科學(xué)合理地表征UHPC所擁有的力學(xué)性能和耐久性，并對性能進(jìn)行合理分級要求、利用、驗收等，以及采用合適的試驗方法測試和檢驗這些性能，是編制UHPC標(biāo)準(zhǔn)材料部分要完成的任務(wù)，也是后續(xù)制定UHPC結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工標(biāo)準(zhǔn)以及各細(xì)分應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程的基礎(chǔ)，對未來中國UHPC技術(shù)發(fā)展和行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起重要的引領(lǐng)作用。相信在我國大量工程實(shí)踐及積累了豐富經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，UHPC標(biāo)準(zhǔn)編制的質(zhì)量、科學(xué)性和先進(jìn)性會得到大幅提升。
CCPA-UHPC分會2024年開展了國內(nèi)外UHPC標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研，撰寫《標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研報告——各國標(biāo)準(zhǔn)對UHPC性能的要求及試驗方法》，對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了總結(jié)和評述，作為修訂國家標(biāo)準(zhǔn)《超?性能混凝?》（GB/T 31387-2015）的參考資料。
建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC)《綠色建材評價超高性能混凝土及構(gòu)件》正在編制中。UHPC可以顯著降低工程結(jié)構(gòu)建造和修復(fù)產(chǎn)生的碳排放或碳足跡。如何評價UHPC的綠色屬性？如何定量化計算UHPC減碳的作用？值得研究探討，并形成共識和標(biāo)準(zhǔn)，在第五章作一些介紹討論。
由CCPA-UHPC組織編寫的CBMF/CCPA團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展情況：《超?性能混凝??減?劑技術(shù)要求》即將召開審查會；《超高性能混凝土加固既有混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》正在公開征求意見；《超高性能混凝土噴射施工技術(shù)規(guī)程》、《風(fēng)電塔筒用超高性能混凝土管片》和《風(fēng)電塔筒用超高性能混凝土管片應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》已編制完成，即將開始公開征求意見；《超高性能混凝土幕墻工程技術(shù)規(guī)范》仍在起草完善，為保證質(zhì)量該標(biāo)準(zhǔn)的編制時間有所延長，力爭2025年完成。(未完待續(xù)） |
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