接：2019年中国超高性能混凝土(UHPC) 技术与应用发展报告（上）

五、中国UHPC的工程应用与市场规模

1、中国UHPC工程应用

以下是介绍收集到的中国UHPC工程应用部分案例，也是一些有较大发展潜力的应用。

钢-UHPC复合桥面

钢-UHPC复合桥面2011年首次在广东肇庆马房大桥应用，截至2018年11月已在中国用于60余座钢桥，桥面面积超过百万平方米。下表是2011-2017年17个工程应用案例。湖南大学邵旭东教授团队发展的钢-UHPC复合桥面结构，很好地解决了困扰钢桥的技术难题，增强了钢桥的市场竞争力。钢-UHPC复合桥面已进入规模化、可持续应用阶段，也是中国继铁路电缆沟盖板（RPC盖板，现在已停用）之后，目前UHPC使用量最大的工程应用。

装配式桥梁预制构件的结构连接

在美国和加拿大，UHPC现在最主要的应用为快速桥梁施工（ABC），即用于装配式桥梁预制构件的湿接缝连接。采用UHPC湿接缝进行构件之间“结构连接”，大幅度减小接缝宽度、简化接缝配筋、不需要钢筋焊接，显著减少了现场施工量和难度，能够提高装配化率、施工效率和经济性，更重要的是：大幅度提升了装配结构的性能，包括抗疲劳、抗震、抗裂性能以及耐久性，克服了传统方式连接构件“连接节点弱”的难题。

上海市政、上海城建设计院已经在一些高架桥工程中率先设计采用预制装配方式快速施工，并使用UHPC湿接缝连接构件，如上海2016年建设的S3公路先期实施段高架桥部分小箱梁的纵向接缝连接（长3.1km，用预制装配方法施工仅用了100天建成），上海嘉闽高架预制装配式结构的梁-梁之间、盖梁-墩柱之间以及墩柱-承台之间的接缝连结，宁波机场路南延市政道路和轻轨一体化高架箱梁纵向接缝连接（参见下图），均为UHPC湿接缝连接。预制装配式桥梁与UHPC湿接缝组合的技术体系，因建设速度快、桥梁性能和质量好，预计未来会在中国获得越来越多的应用，同时成为UHPC应用的重要领域。

钢-UHPC组合梁的UHPC桥面板

近几年，钢-UHPC组合梁在中国桥梁结构创新与应用取得了重大进展。2018年建造的南通中央森林公园钢管拱桥（宽6m、跨径32m），采用了预制和现浇80mm厚UHPC桥面板；2019年正在施工建设的两座大型桥梁工程——南京长江五桥和湖南益阳青龙洲大桥，均采用了预制UHPC桥面板，然后与钢箱梁组成钢-UHPC组合梁。

南京长江五桥跨越长江段长4130m，主桥为三塔双跨组合梁斜拉桥，跨径布置为80m+218m+ 2×600m+218m+80m。其钢-UHPC组合梁标准节段尺寸为14.6m长、35.6m宽、3.6m高（组合梁中心线处），制造方法为（参见下图）：预制生产钢筋UHPC（含粗骨料）板，标准板尺寸为6.92m宽、11.3m长、0.17m厚；每个组合梁节段有4块UHPC预制板，在工厂采用UHPC湿接缝相互连接、与钢箱梁叠合连接。组合梁架设安装后，梁段UHPC板横向在现场用UHPC湿接缝连接。该工程UHPC用量为预制板（494块）6569m3、工厂和现场湿接缝分别为4736m3和365m3，总用量达11670m3，是迄今世界上UHPC用量最大的桥梁工程。该项目UHPC预制板在中交二航局第四工程公司芜湖裕溪口预制场生产，为此二航局新建造了适合UHPC拌制、输送、布料、振捣和整平的设备与生产线（见下图），使UHPC构件生产的自动化水平、生产效率和质量控制能力都提高到了新水平。

湖南益阳市青龙洲大桥是跨越资江自锚式悬索桥，跨径布置为 60m+110m+260m+110m+60m，主梁为钢-UHPC 轻型组合梁，梁宽 36.5m。其桥面板为钢板条与 UHPC 矮肋板的组合结构，顶板厚 100mm，纵肋高 120mm（含 8mm 厚钢板条）。

混凝土桥面铺装

2019年完工的苏州东环快速路跨运河桥，主桥为70m+120m+70m预应力混凝土箱梁桥。为了提高桥梁负弯矩区抗裂能力和耐久性，在桥墩墩顶两侧约16米范围，原设计70mm厚C40普通混凝土铺装用UHPC铺装替代，施工见下图。

在混凝土桥梁上采用UHPC铺装，具有广泛应用价值。瑞士洛桑理工Brühwiler教授倡导，并在世界范围获得认可和应用的桥梁维修加固方法，是在混凝土桥面铺设钢筋UHPC层 —— 这是一个多重功能层：提高桥梁强度、刚度，抗裂、防水和保护普通混凝土，从而提高桥梁服役寿命。新桥使用UHPC铺装， UHPC层的多重功能从新桥就发挥作用，有助于提升了桥梁性能、质量和工作寿命。

UHPC梁桥

马来西亚发展了多种全截面UHPC梁为主梁的桥梁，有效发挥UHPC力学性能使UHPC桥造价低于其传统钢筋混凝土桥。因造价很有竞争力，马来西亚现在是UHPC梁桥数量最多的国家。在其它国家如法国、美国、韩国和中国（见大事年表），也都发展和建造了UHPC梁桥，但都没有进入实质性推广应用，原因之一是初始造价高于传统材料和结构的梁桥。开展UHPC桥梁结构创新，或许能改变这种状况。

2018年中路杜拉公司建造中国首座无筋预应力体系UHPC梁桥——广州北环高速扩建F匝道桥。该桥有6片I型后张预应力预制梁，梁高62cm，顶、底缘宽度40cm，腹板厚度10cm，跨径16m。预制I梁体内未配置纵向钢筋及箍筋（只有后长预应力筋）；梁顶之间设置UHPC搭板（作为永久模板），上面浇筑15cm厚C50钢纤维混凝土桥面板，再铺设2cm厚沥青超薄磨耗层。据介绍，该桥预制梁采用UHPC结构替代现在广泛采用的预制小箱梁、空心板或T梁，具有预制装配化、轻型快速化、减轻结构自重（40%～60%）、有效减小建筑高度或提高跨越能力的优势，并能简化施工工艺、提高结构质量，具备经济优势。

水工结构UHPC抗冲磨层

广东盖特奇公司制备的低收缩抗冲磨UHPC，2018年1月和2019年5月分别在两个水工工程用于铺设抗冲磨功能层（厚度分别为10cm和20cm）。抗冲磨UHPC层与普通混凝土粘接良好，形成一体化结构，都没有出现开裂、脱空等现象。至今，两个工程的UHPC抗冲磨层状态良好，将成为工程应用UHPC抗冲磨长期性能观察的很好样板。

如果采用全寿命周期成本进行评估，UHPC作为水利水电工程抗冲磨材料具有一定的经济优势。随着的材料技术的发展，UHPC的制备成本会进一步降低，性能进一步提升， 有望发展成为最优异的水工抗冲磨材料之一。

工业建筑UHPC应用

在工业建筑领域，华新新材用UHPC为几项工程提供了完美解决方案，如华新长山口垃圾预处理厂、十堰环保工厂和云阳环保工厂等工程项目，使用预制工字型UHPC预应力梁替代钢梁，很好解决了主梁在腐蚀性环境的防腐、耐久问题，同时具有承载能力大、自重轻、耐火、免维护使用寿命长、施工便捷、经济适用等优点。这些UHPC梁，在工厂采用超可隆®预混料制备UHPC，预制生产，常温养护，总计使用3000余吨预混料。在水泥工厂窑尾钢烟囱防腐改造工程中，用喷射法施工UHPC保护层替代传统防腐涂料，借助超可隆®早强、高强、耐腐蚀、耐久等性能，可施工快速，大幅度减小停窑损失，并且有效延长维护维修周期，降低维护成本。时间短、有效周期长等优势。在华新武穴环保工厂的危废联合储库，地坪使用超可隆®作为面层，既能很好抵抗铲车、行车等机械作用的剐蹭、撞击和摩擦，又实现了抗渗和耐化学侵蚀的功效，且施工简单、高效。

在工业建筑领域，拥有耐高温、耐腐蚀、耐撞击、耐磨等性能的UHPC（通用或专门制备），拥有较大的应用发展空间。

建筑幕墙或外立面

2019年UHPC工程应用的最大亮点在建筑项目，南京倍立达公司继2018年完成中国第一个UHPC幕墙项目 

—— 深圳悦彩城展示中心，在2019年又完成多个项目（参见项目实景照片）。

——深圳悦彩城展示中心幕墙：由弧形镂空板和弧形实心板组成，弧形镂空板尺寸为3000×1200×30mm 、实心板尺寸3000×1200×20mm，采用UHPC预混料喷射成型。

——余杭文化艺术中心幕墙：至今中国最大的UHPC建筑应用项目，幕墙总面积达20,000m2；UHPC板采用预混料浇筑成型。构件板块尺寸不一，平均超过10m2，最大板块8m长×3m高；预制UHPC板块生产速率最高达700m2/天，这可能是世界上最高的UHPC板日产量。

——南京中海左岸澜庭售楼处UHPC 柱廊：室外造型柱，柱子没有横向分缝，UHPC构件单体高8米、宽4米，为一整件预制构件，把柱子的挺拔与顶天立地的气势完美表现出来。UHPC构件采用预混料喷射法一次成型，喷射工艺控制板块厚度，平均厚度仅为25mm。UHPC构件为带背附钢架的大板构造，通过螺栓柔性连接，避免出现温度应力及干缩应力造成的裂纹。项目采用装配式的干挂安装方法，实现了三维可调，从而保证安装的精度。

——上海音乐学院歌剧院幕墙：造型装饰幕墙采用UHPC预混料浇筑成型，常温养护16~18h后脱模。UHPC材料搅拌完成后，具有优异的工作性能，浇筑在模具中能够完整表现模具造型，同时自流平材料也大大节省人工，操作简便。

——温州瓯江路景观项目外立面：复杂构造3D镂空幕墙，采用UHPC预混料浇筑成型。

砼创(上海)新材料科技股份有限公司2019年承担和完成了宁波市奉化区未来城科普中心项目建筑外立面UHPC板预制和安装工程（参见项目实景照片）。

预制装配式建筑的构件连接

在首届CCPA-UHPC论坛清华大学樊健生教授的报告中，统计分析与UHPC相关的国家自然科学基金项目（2013～2017）和中文期刊发表的论文（2014～2018），发现中国UHPC应用研究热点在桥梁上。他介绍，他们团队研究用低收缩高延性水泥基复合材料（LSECC）连接装配式建筑构件，试验证明可提升节点域的抗震性能（达到现浇结构的抗震水平），并降低装配建筑的节点施工难度。他建议扩展UHPC应用研究的领域，发挥UHPC材料特长，例如用UHPC连接预制混凝土构件，可以形成“强节点、弱构件”，提高结构抗震性能。

上海建工二建集团装配创新研究所已经开展了相关试验研究和工程实践。针对 UHPC与钢筋粘结性能，UHPC湿接缝连接梁（梁-梁节点）受弯性能、柱（柱-柱节点）抗震性能以及梁-柱节点抗震性能等进行了大量基础试验，提出和建立起基于UHPC湿接缝连接的新型预制装配式框架体系PCUS，经过1 : 1足尺模型载荷试验验证，结构性能达到全现浇结构水平，且节点连接的施工效率提高、成本降低（与套筒灌浆连接对比）。PCUS体系已成功应用于海鈅瀜庭商品房项目、上海白龙港污水处理厂改造等多个项目。

采用UHPC湿接缝连接预制装配式建筑、桥梁或其它结构的PC构件，能够提高节点连接的质量、性能和可靠性，实现“强节点、弱构件”的装配结构，并降低现场施工难度和成本，具备技术、经济两方面优势，是UHPC最具发展潜力的应用之一。

2、中国如今的UHPC市场规模

从CCPA-UHPC分会会员提供的部分项目与用量信息，保守估计2019年中国UHPC用量超过3万立方米，使用了逾6.5万吨UHPC预混料。在上述各种应用中，桥梁应用占据了绝大多数。

六、未来发展建议

UHPC在不同国家经历了四十年、三十年或二十年技术发展和推广应用后，由于国情和需求差异，UHPC应用的进展有较大差异，其中的成功应用值得我们学习借鉴。丹麦UHPC的规模化应用主要在建筑领域，包括预制UHPC楼梯、阳台、幕墙、预制构件湿接缝连接；此外，在风电钢塔筒的灌缝连接方面，丹麦产品性能和应用技术也居于世界领先地位。法国UHPC研发与应用涉及领域较多，包括多种结构形式公路桥、建筑构件和幕墙、工业建筑、维修加固、水利工程抗冲磨等，形成的UHPC产业规模最大，如今支撑UHPC产业的主要是建筑应用，包括大型建筑项目如体育场、高铁站等一些创新结构与幕墙建筑；桥梁翻新、维修加固可能会成为另一支撑性应用。韩国在桥梁和建筑都有一些创新性应用；马来西亚、美国和加拿大的研究应用主要在桥梁方面。

中国经历二十年的研究应用，UHPC在钢桥面铺装、钢-UHPC组合桥梁的应用规模已经走在了世界前列；UHPC在装配式桥梁和建筑构件的结构连接应用已经开始，且桥梁结构连接在UHPC应用体量的占比较大，预期待技术体系建立完善后，会进入可持续规模化应用。我们还拥有许多UHPC技术与应用发展空间，建议重点在以下方面开展工作：

1、装配式建筑

中国正在大力推进建筑产业化、装配化，UHPC除用于湿接缝结构连接具有技术和经济优势外，使用UHPC生产部分构件如楼梯、阳台、轻质“三明治”保温墙板，设计应用合理，也可以从减小构件重量、减小建筑整体自重、降低运输吊装安装施工成本等方面获得经济性，并提升装配式建筑质量。这类构件与装配式钢结构建筑结合应用，可形成相互补充的装配建筑体系。在这方面，丹麦取得非常好的应用效果，我们也应该在装配式建筑领域发展相应设计、预制生产、结构连接、安装以及相应标准规范等构成的技术体系。

2、结构维修加固

瑞士UHPC应用的主要领域为维修加固，已经成为最具市场竞争力的桥梁维修加固技术体系，其技术经济优势也在世界范围获得验证、认可和应用。世界许多国家包括中国都面临大量桥梁老化问题，需要维修加固或更换，日本如今就着力发展UHPC桥梁维修加固技术。

中国已经开展了UHPC维修加固研究和应用，也有了相关地方标准（如陕西省地方标准SDBXM39-2019），公路学会标准正在编制，但还集中在混凝土桥梁方面。还有大量老化的码头、隧道、水利水电、建筑等混凝土结构，同样面临老化、存在结构缺陷以及不能满足现在对结构承载能力或抗震性要求等各种各样的问题。UHPC维修加固技术与方法具有技术和经济优势，还会在更多工程领域和更大范围获得应用，有很大市场发展空间。在该领域，未来创新发展的内容包括，适应不同场合、不同结构多样化的UHPC成型施工方法，快速维修加固材料和施工技术，等等。

美国正在开展针对钢桥梁的UHPC维修加固研究，取得了满意的试验研究结果。应用UHPC进行钢结构的维修加固和保护，也值得关注和发展相应技术。

3、创新建筑与结构

法国在建筑和结构创新方面走在世界前列，重要的原因是建筑师、结构工程师较早参与到UHPC创新和应用的行列中。我国拥有数量众多的建筑师和结构设计师，如果他们中更多人了解UHPC、参与到UHPC建筑设计和结构设计中来，会打开一个很大创新发展空间。为此，需要更多开展UHPC知识普及、标准规范宣传等活动。

从2019年初开始，CCPA-UHPC分会与预拌混凝土分会合作建立了微信公众号“混凝土和UHPC”。通过公众号向社会大众推广宣传UHPC基础知识、相关技术、产品和工程应用。欢迎有更多人来利用这个平台，投稿介绍自己或所见所闻的UHPC相关技术和应用，加入UHPC推广宣传活动，共同推动UHPC在中国的发展进步。

UHPC为水泥制品、工程结构的性能改善和寿命提升、为创造开发新产品和新结构、为工程结构连接以及维修加固等提供了性能更好的材料，在更高层次上满足我们对产品、对结构、对工程的需求，如轻质高强、高耐久或长寿命、免维护、美观、防火、绿色低碳、低资源消耗等等，对推动行业向高质量、环境生态友好方向发展，对水泥制品和工程结构升级换代具有重要意义。

我们正走在UHPC成长的路上，把UHPC发展好并在合适的地方用好，我们需要扎扎实实建立起科学先进的UHPC技术体系，包括材料制备、材料性能与试验、结构设计与优化、成型施工、质量控制与验收以及标准规范体系；需要研究发展适合不同类型工程应用、施工特点和需求的UHPC材料；需要让建筑师、结构设计师、水泥基材料产品企业、工程业主了解UHPC并参与开发UHPC应用；需要在模型制造、现场生产浇筑装备、成型养护施工工艺等各方面提升技术和技艺水平等。汇集起众人的智慧、技能和努力，推动UHPC的创新与技术进步，将使中国成为UHPC发展的新引擎，并有所成就。