市場(chǎng)規(guī)模

CCPA-UHPC分會(huì)2021年9月發(fā)放問(wèn)卷表格調(diào)查了我國(guó)2021年UHPC生產(chǎn)應(yīng)用情況，從所收到項(xiàng)目調(diào)查表以及媒體報(bào)道信息統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)UHPC用量超過(guò)7萬(wàn)立方米（不含未收集到工程用量），其中大部分使用UHPC預(yù)混料，約為10萬(wàn)噸。主要工程應(yīng)用為鋼-UHPC復(fù)合橋面、橋梁構(gòu)件連接(濕接縫)、預(yù)制UHPC橋面板和橋梁構(gòu)件及伸縮縫安裝、建筑幕墻和構(gòu)件、市政工程構(gòu)件，以及維修加固。此外，2021年生產(chǎn)了約15萬(wàn)根超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土電桿(抗壓強(qiáng)度為120~130MPa，大部分沒(méi)有纖維或含PP纖維，屬于UHPC基體密實(shí)度和強(qiáng)度水平的材料，未納入U(xiǎn)HPC用量統(tǒng)計(jì))，超高強(qiáng)混凝土用量達(dá)3萬(wàn)m3。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展

采用相同的項(xiàng)目收集和用量統(tǒng)計(jì)方法，與2020年相比，2021年我國(guó)UHPC用量增加了3萬(wàn)m3，增幅為75%。雖然增幅較高，但從UHPC總用量及在水泥基材料中的占比來(lái)看(2021年UHPC的水泥用量不到我國(guó)水泥產(chǎn)量的0.003%，以2020年我國(guó)水泥產(chǎn)量23.77億噸計(jì)算)，我國(guó)的UHPC產(chǎn)業(yè)仍處于初期或起步的發(fā)展階段，市場(chǎng)規(guī)模還非常小。這也意味，作為先進(jìn)水泥基材料的新興產(chǎn)業(yè)，UHPC還有巨大的市場(chǎng)發(fā)展空間，未來(lái)可期，同時(shí)也需要付出巨大努力建立和完善UHPC材料及應(yīng)用技術(shù)體系，創(chuàng)新與拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

工程應(yīng)用

橋梁應(yīng)用——橋梁是我國(guó)UHPC應(yīng)用的主要領(lǐng)域。

鋼-UHPC復(fù)合橋面大幅度提升了橋面剛度，良好解決了“鋼橋面鋪裝破損”和“鋼結(jié)構(gòu)疲勞開(kāi)裂”——兩大鋼橋的痛點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題。如今鋼橋面的UHPC鋪裝成為UHPC最有價(jià)值的應(yīng)用之一，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。因此，近幾年鋼橋面UHPC鋪裝在新建橋梁和既有橋梁性能提升改造中得到較快推廣應(yīng)用，同時(shí)鋪裝施工技術(shù)、技能和裝備不斷完善，大幅度提升了施工效率。2017年，杭瑞高速洞庭湖大橋(懸索橋)用48天鋪裝UHPC(STC)65,000㎡(湖南中路華程/廣東冠生土木施工)，創(chuàng)下鋼橋面UHPC鋪裝最大面積的記錄。在過(guò)去一年里又有一些公路特大橋鋼橋面鋪裝UHPC，如云南紅河特大橋(懸索橋)，鋪裝面積16,060㎡(2020-12，上海瑞史坦與華新新型建材施工)；寧波中興大橋及接線工程鋪裝面積12,050㎡(2021-2)、京雄高速白溝河特大橋(17孔鋼拱橋)鋪裝60,340㎡(2021-3～4，浙江宏日泰耐克等單位施工)；長(zhǎng)治濱湖景觀大道一期工程斜拉橋鋪裝約12,000㎡(上海復(fù)培施工)；濟(jì)南鳳凰路黃河特大橋鋪裝21,000㎡(2021-8，二航武漢港灣新材料施工)；廣東中山馬鞍環(huán)島工程鋪裝18,000㎡(2021-8～9，湖南中路華程施工)，等等。此外還有一批新建中、大公路橋梁采用鋼-UHPC復(fù)合橋面。

京雄高速白溝河特大橋UHPC鋪裝施工  (浙江宏日泰耐克提供圖片)

繼2017-2018年武漢軍山長(zhǎng)江大橋鋼橋面兩側(cè)分別采用兩種技術(shù)方案(下游側(cè)為UHPC鋪裝方案)維修改造后，過(guò)去一年又有兩座在服役的長(zhǎng)江大橋(潤(rùn)揚(yáng)大橋北汊斜拉橋和宜昌長(zhǎng)江大橋)進(jìn)行了大修，在鋼橋面上鋪裝UHPC層提升橋面性能。在建的福廈鐵路烏龍江特大橋是繼浩吉鐵路洞庭湖特大橋、荊州長(zhǎng)江公鐵大橋，以及滬蘇通長(zhǎng)江大橋之后，第四座特大型鐵路橋梁采用鋼-UHPC復(fù)合橋面體系，2021年8月完成UHPC鋪裝，面積11,000㎡(中鐵橋研科技施工)。

潤(rùn)揚(yáng)大橋斜拉橋和宜昌長(zhǎng)江大橋UHPC鋪裝施工 (中路交科提供照片)(中鐵橋研提供照片) 

鋼-UHPC組合梁與UHPC橋面板是強(qiáng)力的組合。湖南張家界跨張花高速大橋采用鋼-UHPC組合梁。該橋跨徑布置為1×50m，橋面全寬10.5m，其主梁采用全焊接雙箱雙室截面鋼箱梁，鋼箱梁頂板采用15cm厚UHPC橋面板。50m跨徑鋼-UHPC組合梁的UHPC橋面板一次澆筑完成。橋梁采用頂推架施工，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋下交通零干擾，為跨高速橋梁建設(shè)提供一種新的建造方案。山東濱州沾臨高速黃河特大橋全長(zhǎng)4.63km，主橋?yàn)殡p塔雙索面鋼-UHPC組合梁斜拉橋，跨徑布置為80+180+442+180+80=962m。主橋鋼-UHPC組合梁共計(jì)使用320片UHPC橋面板，板厚17cm，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度150MPa，采用“無(wú)粗骨料UHPC+90°C高溫蒸養(yǎng)”預(yù)制生產(chǎn)。中交一公局施工，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立工廠，從2021年2月開(kāi)始UHPC橋面板預(yù)制生產(chǎn)。

跨張花高速大橋鋼-UHPC組合梁施工

廣州鶴洞大橋于1998年建成通車，現(xiàn)有檢測(cè)報(bào)告顯示梁體普遍存在裂縫，個(gè)別裂縫還出現(xiàn)了鋼筋腐蝕和混凝土脫落。2021年5月，開(kāi)始進(jìn)行東西引橋的中大修工程，設(shè)計(jì)拆除H線原上部現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式梁格結(jié)構(gòu)，新建鋼-UHPC組合連續(xù)梁橋。橋梁全長(zhǎng)465m，全寬UHPC橋面板分為預(yù)制板、縱向濕接縫、橫向濕接縫、兩側(cè)現(xiàn)澆帶及伸縮縫處現(xiàn)澆帶五部分。UHPC橋面板長(zhǎng)度6～7m，寬度約2m，厚度均為18cm。因長(zhǎng)度、角度、弧線等各項(xiàng)參數(shù)的變化，該工程UHPC預(yù)制橋面板規(guī)格類型約400多種、共計(jì)約880塊。此外，該橋E線、W線引橋T梁橋面鋪裝UHPC。該工程預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆施工共計(jì)使用近4,000m3UHPC。由中交二航總承包，武漢港灣工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，二航武漢港灣新材料公司負(fù)責(zé)UHPC施工，中路杜拉預(yù)制生產(chǎn)UHPC構(gòu)件，于2021年12月完工。

廣州鶴洞大橋引橋中大修工程預(yù)制生產(chǎn)的UHPC橋面板  (中路杜拉提供照片)

橋梁的防腐保護(hù)非常重要。海心沙人行景觀橋是廣州的新地標(biāo)，位于廣州塔南廣場(chǎng)，連通珠江兩岸，全長(zhǎng)488m，主橋?yàn)榭鐝?40m鋼結(jié)構(gòu)曲梁斜拱橋，寬度為15m。主拱跨度為198米，分為12個(gè)節(jié)段。海心沙人行橋工程是2021年UHPC應(yīng)用的亮點(diǎn)之一，也是一個(gè)很好的示范項(xiàng)目——利用UHPC的高密實(shí)度、高耐久性為鋼結(jié)構(gòu)提供長(zhǎng)期可靠的防腐保護(hù)。在腐蝕性環(huán)境中，特別是鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝難以更新的場(chǎng)合(鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝周期通常為10–20年)，外包UHPC是最佳的解決方案。

海心沙人行橋拱腳及下部鋼拱肋外包UHPC層、鋼橋面UHPC鋪裝  (中路杜拉提供照片)

建筑應(yīng)用

建筑幕墻與外立面有應(yīng)用。2021年有一批新完成的建筑項(xiàng)目使用UHPC板材、幕墻或鏤空構(gòu)造，裝飾或構(gòu)成建筑外立面，使建筑外形更加豐富多彩。

裝配式建筑構(gòu)件和集成建筑部品部件有應(yīng)用。杭州沙南220kV變電站工程，外墻采用內(nèi)外裝一體化、集成化設(shè)計(jì)，所有外墻上的管線、插座等都在生產(chǎn)時(shí)完成預(yù)埋，外墻面積3,500㎡。工程由浙江建信裝飾公司施工，浙江吉川工程生產(chǎn)提供UHPC構(gòu)件，2021年10月完成。寧波余姚雙河110kV輸變電工程的配電裝置樓建筑總面積為1,002㎡，建筑高度10.3m，±0.000以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，±0.000以上為預(yù)制裝配式UHPC框架結(jié)構(gòu)。預(yù)制UHPC柱、梁節(jié)點(diǎn)用現(xiàn)澆UHPC連接；外墻采用一體化墻板(裝飾、保溫隔熱和結(jié)構(gòu))，用高強(qiáng)螺栓及L形扣件與地梁、主梁固定；內(nèi)墻隔板厚度40mm，用UHPC制作；屋面采用C40鋼筋混凝土預(yù)制疊合板。

杭州沙南220kV變電站工程集成UHPC墻板  (浙江吉川工程提供圖片)

寧波余姚雙河110 kV輸變電工程UHPC裝配式建筑  (浙江宏日泰耐克提供圖片)

結(jié)構(gòu)維修加固

建筑結(jié)構(gòu):故宮東華門(mén)主出入口的三條普通鋼筋混凝土過(guò)梁，長(zhǎng)期服役后出現(xiàn)局部鋼筋外露銹蝕、混凝土剝落的情況，存在潛在安全隱患。故宮組織相關(guān)部門(mén)研究，決定采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力UHPC新過(guò)梁替換原梁，保證新梁具備長(zhǎng)期服役的高耐久性。過(guò)梁長(zhǎng)6m，截面尺300x450mm，為后張預(yù)應(yīng)力梁，采用90°C、48小時(shí)熱養(yǎng)護(hù)，由北京榆構(gòu)和廣州玖珂瑭合作預(yù)制生產(chǎn)，2021年5月完成。作為最具代表性的中國(guó)古建筑，故宮采用UHPC梁無(wú)疑是對(duì)UHPC優(yōu)良性能的肯定，也是古建筑維修維護(hù)的好示例。

故宮東華門(mén)主出入口過(guò)梁更換為預(yù)應(yīng)力UHPC梁  (廣州玖珂瑭提供照片)

橋梁大梁:廣州新化快速路長(zhǎng)洲大橋2020年8月遭受火災(zāi)，其中一跨的三條現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力T梁為直接火損梁，混凝土表面受火剝落深度最大達(dá)到3.5cm，部分梁體露出鋼筋。計(jì)算分析表明，直接火損梁的抗彎能力有所下降，部分截面的抗剪能力不滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)專家組討論，確定的維修加固方案為：清除損傷的混凝土后，采用UHPC對(duì)受損部位進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理。2021年8月，完成了受損梁的UHPC加固補(bǔ)強(qiáng)施工，中路杜拉負(fù)責(zé)UHPC制備和現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

有“華東第一樞紐”之稱的諸永高速懷魯互通立交樞紐，連接諸永高速和甬金高速，2010年建成通車。2021年部分箱梁采用UHPC加固，在箱梁底板下面和腹板下部側(cè)面增加80mm厚配筋UHPC加固層提升梁的承載能力，并保護(hù)原混凝土結(jié)構(gòu)。武漢市三環(huán)線由于重載交通的持續(xù)作用，沿線部分橋梁出現(xiàn)病害，采用UHPC對(duì)主要承重橋梁出現(xiàn)病害的腹板與底板進(jìn)行維修加固。

金華懷魯立交箱梁底板UHPC加固部位  (浙江宏日泰耐克提供圖片)

武漢市三環(huán)線橋梁維修加固工程施工  (中鐵橋研科技提供圖片)

其他應(yīng)用

管廊隔倉(cāng)板:廣州天河智慧城地下綜合管廊工程是國(guó)家綜合管廊試點(diǎn)項(xiàng)目，由廣州市政集團(tuán)承建，北京市政工程設(shè)計(jì)總院設(shè)計(jì)。

管廊UHPC隔倉(cāng)板  (中路杜拉提供照片)

免拆(永久)模板:云南開(kāi)遠(yuǎn)南站農(nóng)村交通樞紐的護(hù)坡工程施工，采用了RPC景觀面板作為免拆模板，替代護(hù)坡現(xiàn)澆混凝土支護(hù)模板。用RPC板將模板功能與混凝土表面裝飾功能集為一體，方便了施工，同時(shí)提高了護(hù)坡混凝土耐久性和外觀質(zhì)量。該工程RPC板由安徽豐鐵工程公司生產(chǎn)。

云南開(kāi)遠(yuǎn)南站農(nóng)村交通樞紐RPC景觀面板  (安徽豐鐵提供照片)

廣東江肇高速西江大橋兩側(cè)人行道蓋板  (中路杜拉提供照片)

超高強(qiáng)混凝土和UHPC電桿:遼寧希倫、廣東蓋特奇等企業(yè)發(fā)展的超高強(qiáng)混凝土和UHPC電桿生產(chǎn)技術(shù)，近幾年市場(chǎng)應(yīng)用快速發(fā)展。2021年超高強(qiáng)混凝土(抗壓強(qiáng)度120~130MPa)電桿產(chǎn)量約15萬(wàn)根。這種超高強(qiáng)混凝土電桿大幅度降低了電桿的重量，因此，這樣的電桿具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

作為新一代工程結(jié)構(gòu)材料和功能材料，UHPC帶來(lái)了諸多的新結(jié)構(gòu)、新制品和新應(yīng)用。2021-2022中國(guó)混凝土展上，將有眾多混凝土企業(yè)展示UHPC工程的應(yīng)用情況