工程材料的发展是工程结构创新的重要驱动力。 超高性能混凝土（UHPC）作为一种先进的水泥基材料，为工业友好型、轻质耐用的工程结构提供了创新源泉和空间。
一年来，我国在桥梁、轻量化装配式建筑构件创新应用、标准规范体系建设等方面取得重要进展。 随着UHPC工程应用规模稳步增长，UHPC为工程结构创新做出了巨大贡献。
赵军，中国混凝土和水泥制品协会超高性能胶凝材料与工程技术（UHPC）分会秘书长，长期从事推动或推动超高性能混凝土技术、工程应用、产品创新和推广工作。标准化。 他日前在接受本报记者采访时表示，随着系统深入研究和标准规范体系的建立和完善，在工程结构向大跨度、轻质耐用方向发展的过程中，以及在现有混凝土结构的加固和改造中，UHPC将发挥越来越重要的作用。
什么是超高性能混凝土？
“UHPC起源于丹麦，从1979年申请第一个专利至今已有43年。” 谈及UHPC的发展，赵云表示，UHPC发展的前25年，可能会受到专利的限制，UHPC的研究仅限于少数企业和大学。 和研究机构，大多数工程技术人员对UHPC缺乏了解和认识，技术和应用发展缓慢。 2004年以来的18年间，包括我国在内的世界范围内UHPC技术的发展速度明显加快。 大批企业、大学和研究机构的科研人员加入UHPC研究和应用开发的行列，UHPC交流平台的数量也不断增加。
我国对UHPC的研究和探索始于上世纪末。 是当今水泥基材料研究、应用、创新和发展最具活力的领域。 近年来，工程应用呈现快速增长趋势，已成为可工业化生产和商业供应的工程材料。 产品种类和应用领域不断扩大，UHPC结构设计方法、施工技术和标准规范正在发展、建立和完善过程中。
“UHPC一般需要掺入钢纤维或高强聚合物纤维，也称为超高性能纤维混凝土，它与传统的高强混凝土和钢纤维混凝土不同，它不是一种高强混凝土。 ——传统意义上的强度混凝土，而是一种具有明确性能指标的新型水泥基结构工程材料。” 提到UHPC的性能和特点，赵云指出，与普通混凝土相比，UHPC具有更高的强度和更强的耐久性； 与钢结构相比，UHPC结构耐疲劳、免维护的优势更加突出。
UHPC具有许多优点，其中最具代表性的是：超高强度和韧性，可以构建以前不可能或新型的轻质高强结构； 其耐久性大大超过传统工程结构材料，赋予UHPC结构超长的使用寿命和较低的维护和修理成本，实现比传统结构更低的生命周期成本； 充分发挥UHPC的性能优势并在某些情况下应用，可以降低建筑物或工程的综合施工成本； 采用UHPC建造的结构具有显着的节材、节能减排效果，有利于可持续发展等，是一种现代先进材料，创新了水泥基材料、纤维与钢材的复合模式，大大提高了强度纤维和钢筋在混凝土中的利用效率，使水泥基结构材料的综合性能实现飞跃。
UHPC可以应用在哪些地方？
“钢-UHPC复合桥面板可以大幅度提高桥面刚度，可以很好地解决钢桥的两大痛点和难点问题，即‘钢桥面路面损坏’和‘钢结构疲劳开裂’。它是当今UHPC最有价值的应用。一是产生了良好的经济效益、环境效益和社会效益。” 在谈到UHPC在工程中的应用时，赵云表示，近年来，UHPC在工程应用方面取得了很大进展。 将于2021年8月底竣工的广东英德北江四桥值得关注。 其中，保利昌达承建的大站镇岸跨堤引桥是国内首座大跨度UHPC公路梁桥。 它由四根102米跨度UHPC简支箱梁组成。 该UHPC梁桥采用湖南大学邵旭东团队研发的单向预应力UHPC薄壁连续箱梁新结构。 新建的密隔板UHPC薄壁箱梁结构首次应用于梁桥。 它是桥梁建设与超高性能混凝土梁桥发展的重大突破。 该技术方案有望全面解决大跨混凝土箱梁桥开裂和主跨挠度过大两大难题，将简支梁桥跨度扩大到100米。 未来，连续箱梁桥的跨度也有可能扩大。 提升至400米。
浙江省交通厅重点科技项目“超高性能混凝土应用提高跨海大桥工程性能研究”由书福二手钢构、同济大学等单位完成，于2021年7月进行了成果评估。该项目的成果之一是UHPC预制T梁的设计和预制。 单梁最大重量约为48吨。 只需吊装两辆小车即可轻松安装，大大降低了施工难度和安装成本。
除了桥梁之外，UHPC也越来越多地应用于建筑领域。 对此，赵云指出，在欧洲，轻质楼梯是UHPC的重要建筑应用之一。 中建西部建筑研究院、同济大学等单位也设计开发了UHPC楼梯，使同等尺寸和功能的楼梯重量减轻50%至70%（与钢筋混凝土楼梯相比）。
当前，我国建筑业生产建设方式正处于转型升级阶段。 二手钢结构正在推动工厂化预制生产、新型预制集成件及装配技术体系的发展。 UHPC帮助建筑零部件实现轻量化、高质量、高效率、低资源消耗。 它还可以用于连接构件节点，以提高结构的可靠性和抗震能力。 因此，在建筑领域，UHPC具有良好的应用技术发展潜力和市场发展空间。 此外，UHPC在电力设施、轨道交通、市政工程等领域也有一些UHPC产品或新型结构设计及应用，如管廊隔断、排水管、永久（免拆）模板、电杆、 ETC。
您目前面临什么问题？
我国土木工程建设目前正处于从大规模建设转向建设与维护并重的阶段。 UHPC已在新型高性能结构和既有结构加固改造中得到应用，并呈现快速发展趋势。
“虽然UHPC产业稳步增长，但仍处于发展初级阶段，仍有很大的应用市场有待开发和发展。” 对于行业面临的问题，赵云表示，在桥梁领域，目前只有钢-UHPC组合桥梁。 该面层已广泛应用于新建和旧桥改造。 预制桥梁结构连接、UHPC桥面和梁、混凝土-UHPC复合结构等应用仍有很大的发展空间。 因此，仍需在UHPC材料、UHPC的创新应用、先进的规格体系等方面投入大量的研发力量，推动UHPC材料和结构向高质量、规模化应用方向发展，为我国土木工程和交通运输的可持续发展做出贡献。 为强国建设作出重要贡献。
另外，据分局统计，2021年我国UHPC消费量超过7万立方米（不含未收集工程用量），其中大部分采用UHPC预混料； 生产了约 150,000 份超高强度预混料。 受力混凝土电杆使用超高强混凝土3万立方米。 虽然与2020年相比，我国UHPC使用量增加了3万立方米，增幅75%，相对较高。 但从UHPC的总用量及其在水泥基材料中的比例来看，2021年UHPC的水泥用量以2020年我国水泥产量23.77亿吨计算，还不到我国水泥产量的0.003% 。 我国UHPC产业还处于发展初期，市场规模还很小。
“如何营造良好健康的发展环境，避免恶性竞争，是我们当前面临的另一个紧迫问题。” 赵云指出，UHPC的边界必须明确。 现行标准《超高性能混凝土基本性能及试验方法》（T/CBMF 37/T/CCPA-7-2018）规定了UHPC材料的基本性能和要求，《超高性能混凝土预拌料》（T/CBMF 96/T/CCPA 20-2020）延伸至常用且主要的新鲜性能和硬化性能。 这些性能是目前UHPC材料发展阶段所需要的可以标准化、分级的性能。 除了这些性能外中国钢结构协会预应力结构分会，在实际工程应用中，可能会对UHPC提出更多的性能要求，如快凝快硬、早强高、收缩率低或无收缩、弹性模量高、耐高温性能好、耐磨性高等。 、更高的拉伸性能或更低的制备成本等。因此，材料性能的改善和进步将是UHPC材料研究的长期主题。
高质量发展之路还有多远？
“近年来，我国大力发展绿色建材中国钢结构协会预应力结构分会，随着‘双碳’目标的提出，具有节材、节能减排功效的UHPC迎来了最好的机遇。发展。” 赵云表示，自20世纪80年代以来，我国开始大规模基础设施建设。 如今，许多工程结构已经老化、存在缺陷或无法满足现行安全标准。 维护和加固的需求将会增加。 预计维护和加固将成为UHPC的重要组成部分。 应用领域。
此外，UHPC还将建造高耐久性结构或为腐蚀环境中的结构、防爆、防渗透或防碰撞结构、水利工程中的抗磨损、隧道支护、管廊、管道、地铁和电线杆。 立柱、街道设施等诸多领域为提高工程结构的性能和耐久性提供了更好的解决方案。
除了机遇之外，UHPC应用的快速增长还得益于UHPC相关研究的不断增加。 超高性能计算技术进步和积累为工程应用、创新和产业发展提供有力支撑。
在技术方面，UHPC在我国工程应用方面取得了多项新突破，如102米跨简支梁、轻质集成建筑构件、湿接剪力墙、钢结构防腐防护、混凝土结构加固等.. 标准方面，除《超高性能混凝土基本性能及试验方法》、《超高性能混凝土预拌料》等团体标准外，还有广东省公路学会标准《预应力超高性能混凝土梁技术规范》 《无腹板桥梁》（T/GDHS 003-2021）、中国公路学会标准《高韧性混凝土组合桥面板结构技术导则》（T/CHTS 10036-2021）等相关标准发布。 其中，中国工程建设标准化协会团体标准《超高性能混凝土结构技术规范》和交通运输部行业标准《公路桥涵超高性能混凝土应用规范》已编制完成。已审核并将很快发布。
“可以预见，随着研究的系统深入和标准规范体系的建立和完善，UHPC将在桥梁工程向大跨度、轻质耐用方向发展中发挥越来越重要的作用。例如在现有桥梁的加固和改造中的作用。” 赵云说道。
UHPC项目现场二手钢结构审查，二手钢结构审查/提供
中国建材报记者：吴越
