本报告是CCPA-UHPC分会成立后撰写的第五个中国UHPC年度发展报告 (2019～2023)，记录和概要介绍2023年中国在UHPC领域 取得的研究成果、标准规范编制进展、产业发展、新的工程应用以及开展的技术交流活动。
本报告是CCPA-UHPC分会成立后撰写的第五个中国UHPC年度发展报告 (2019～2023)，记录和概要介绍2023年中国在UHPC领域 (UHPC包含超高性能纤维增强混凝土UHPFRC、活性粉末混凝土RPC 和超高韧性混凝土STC) 取得的研究成果、标准规范编制进展、产业发展、新的工程应用以及开展的技术交流活动。总体上，2023年中国UHPC研究与技术开发活动在增加，UHPC应用场景和领域在扩大，用量在增长。UHPC应用突破和创新亮点包括：风电塔筒应用实现零的突破；钢-UHPC组合梁、桁架梁等新结构发展与应用；用免拆模板提升工程施工的安全与效率；超大体积桥梁结构成功施工；在役桥梁快速维修和加固；助力建造新一代超低能耗建筑；新产品如公路防撞护栏改造升级护板、工业屋面瓦、预应力幕墙板，等等。四、UHPC的工程应用结构构件及连接 (湿接缝)上海大歌剧院的造型取“中国扇”之意，建筑屋面如同一把展开的中国扇，自然形成螺旋楼梯，连接了地面与天空。作为“扇柄”部分的室外螺旋楼梯设计为轻薄且无支撑的结构形态，其整体悬挑长度达30米，包含15米的超长悬挑梁板结构，且梁截面高度受建筑尺寸限制仅为725毫米高，钢结构等常规工艺很难实现此建筑形体，因此核心区A区结构采用UHPC进行打造。该项目由上海建工四建承建，上海建工建材科技承担螺旋楼梯UHPC悬挑预制梁生产 (见图30)，2023年9月11日完成了悬挑楼梯UHPC湿接缝浇筑，将62根UHPC预制梁板连接成为一体化结构的楼梯。图30：上海大歌剧院螺旋楼梯UHPC悬挑预制梁及安装 (上海建工建材科技和济宁聚丰提供图片)桁架式屋架岳阳市中心医院门诊大厅的采光屋顶，由7榀UHPC鱼腹型桁架结构与玻璃屋面组合而成 (见图31)，单榀桁架构件长40.81m、高3.1m，构件厚度0.25m。屋架采光顶总面积约1300m2，总重量超过400吨。由岳阳市城市建设工程有限公司承担建设。图31：岳阳市中心医院门诊大厅UHPC 桁架屋架 (图片引自[15])UHPC钢筋桁架楼承板收到的“调查表”中，有多个企业介绍在2023年生产供应了UHPC钢筋桁架楼承板 (见图32)，包括漯河汇联新型建材、广州市政工程机械施工公司/中路杜拉、新疆展熠科技、浙江宏日泰耐克等。新疆展熠科技2023年生产的钢筋桁架楼承板总面积高达62,950m2。图32：UHPC钢筋桁架楼承板 (漯河汇联、新疆展熠提供图片)3、维修加固建筑维修与加固浙江宏日泰耐克在2023年做了两个建筑维修加固的成功尝试。一个是上海某别墅使用UHPC维修和加固，包括地下室地坪和侧墙、屋面铺设UHPC层加固和防水，梁柱、楼板、阳台板和楼梯用UHPC进行加固，全面提升建筑质量、安全性和耐久性。另一个是临安於潜镇危旧房维修改造，对原有房屋进行整体加固，利用了UHPC的施工和力学性能、与既有混凝土结构优异的粘结性能，通过薄层浇筑实现框架体系构建及楼层板的加固，有效改善房屋整体性能 (见图33)。图33：别墅房和危旧房维修加固 (浙江宏日泰耐克提供照片)桥梁加固新滘立交桥位于华南快速干线一期，主线分为左、右幅，上部结构均为普通钢筋混凝土异型板连续结构。因地铁隧道盾构下穿施工影响，造成桥墩沉降，进而引起桥梁上、下部结构、支座系统及桥面系的损伤。需要维修加固的项目较多，包括：沉降桩基后压浆加固、固结墩增大截面、盖梁粘贴钢板及增大截面、异形板底板增大截面、支座更换、裂缝封闭等维修项目。其中，左右幅 37～38#孔混凝土异型板板底采用UHPC进行增大截面加固，增大厚度为11cm，UHPC层中设置钢筋网，通过植筋与底板进行连接。板底加固采用低收缩、自然养护型UHPC，性能要求为：扩展度范围为650～750mm，抗压强度≥120MPa，抗拉强度≥5MPa。施工工艺流程：施工准备 → 表面处理 → 植入钢筋 → 布置底板钢筋 → 立模浇注UHPC → UHPC养护 (保湿养护14d)。板底加固UHPC用量为180m3，由广东冠生土木施工完成 (见图34)。图34：新滘立交桥混凝土板板底加固 (广东冠生土木提供照片)顺河高架是济南市第一个城市高架桥，也是济南南北向交通的大动脉之一。由于服役年限较长，交通量逐年增加，预应力混凝土简支空心板出现了病害，包括支点附近剪切裂缝，翼板、底板和腹板也有不同方向的裂缝。为减小对交通的影响，进行维修加固的施工周期必须短，故采用梁端注入特殊UHPC增大梁端截面，提高结构的抗剪承载能力。2023年3～5月大修加固的对象为跨径 18m~20m的先张法空心板内外边板。考虑到空心板梁端腹板剪切裂缝存在萌生发展趋势，对已出现及未出现梁端腹板斜裂缝的同类板均进行加固。施工在夜间进行，晚上11点后封闭施工，早上6点开放交通。所使用的UHPC凝结时间约4小时，8小时强度可达20MPa，既保证了施工的便利性，又具备高的早期强度，实现了早高峰开放交通的目标。山东高速工程检测公司制备早强UHPC和施工。桥梁墩柱五龙河大桥是威海-青岛高速公路上的一座大桥，2000年建成通车。由于地处滨海环境且服役年限较长，大桥上下部结构出现裂缝、露筋、锈胀等病害。此次，针对桥墩的钢筋锈蚀、冻融等耐久性问题，采用外包UHPC进行维修保护 (见图35)，山东高速工程检测公司施工。图35： 五龙河大桥桥墩维修保护(山东高速工程检测公司提供照片)桥面、路面、地坪快速维修广州朋悦建材研发的快硬UHPC预混料，除了用于桥梁伸缩缝快速维修，也用于混凝土桥面、路面和地坪的快速修补或罩面，最薄铺装厚度可低至5mm，降低了维修的材料消耗。4、其他应用料仓隔仓板传统临时建设场站的砂石料仓一般采用钢筋混凝土及波形钢板隔墙结构，项目结束后需破除且基本不能回收利用，缺乏绿色经济性。为此，保利长大四公司发展了一种新型装配式的钢-UHPC组合隔墙结构，由工字钢立柱和预制UHPC隔仓板组装而成 (见图36)。这种隔墙的使用可大幅缩短临建隔墙工程施工工期，且预制UHPC隔仓板可重复安拆、周转使用，是切实可行、降本且增效的新技术路径。图36：临建场站料仓隔墙用UHPC隔仓板 (保利长大四公司提供照片)管廊隔仓板中路杜拉开发的管廊UHPC隔仓板 (详见2021年报告)，获得新的应用 (见图37)。图37：管廊UHPC隔仓板 (中路杜拉提供照片)工业屋面瓦与墙面板华新阳新亿吨机制砂石工厂是全球最大、最先进的机制砂生产系统，生产流程短、运行稳、能力大，能耗低于行业平均的30%以上，配套建设了绿色矿山和智慧物流。球形堆棚和生产线的封闭传统上采用玻璃纤维增强塑料板 (玻璃钢)，但耐候性不足，使用寿命较短。为此，华新超可隆使用UHPC材料开发和生产了高韧性、高耐久的屋面瓦和墙面板产品，并在阳新亿吨机制砂石项目上应用 (见图38)，总面积高达347,000m2。图38：UHPC工业屋面瓦与墙面板 (华新超可隆提供照片)垂直绿植与光伏板墙模块广州朋悦建材制作的垂直绿植与光伏板墙模块，为白色清水UHPC装饰结构一体化构件，既有绿化和安装太阳能电池板功能，也同时具备围墙的功能，见图39。图39：垂直绿植与光伏板墙模块 (广州朋悦提供照片)树围图40是建华建材为南通崇川区平安路美丽街道改造工程制作的UHPC树围。此外， UHPC盖板、井盖类产品，因具有轻质高强、开启方便、耐腐蚀、免维护、使用寿命长等优点，正在获得越来越多的应用。特别是在腐蚀性环境或覆盖宽度较大沟槽，UHPC盖板的技术经济优势较高。图40：UHPC树围 (建华建材提供照片)五、UHPC的技术交流1、 CCPA-UHPC分会组织召开“首届全国UHPC技术发展与创新应用大会”该大会原计划在2022年举办，因疫情两次推迟，最终于2023年3月2-4日在佛山举办。大会以“新标准、新技术、新应用促新发展，UHPC筑建美丽中国”为主题，邀约了38个专题技术报告，组织了2场圆桌对话和“致敬巴赫先生”活动，来自二十多个省市自治区的设计单位、施工单位、原材料与设备企业、制品企业、科研院所、高校的六百多位专家、学者、企业家、技术人员等参加了会议，首届大会圆满成功举办。会后，经征询大会各位报告人的意愿，2023年5月至7月陆续在“混凝土和UHPC”微信公众号上发布了获得许可的29个报告视频或PPT或视频+PPT。2、CCPA-UHPC分会的科普与信息交流在“混凝土和UHPC”微信公众号上发布UHPC相关推文，包括UHPC科普文、工程应用案例、技术文献、行业发展信息等。2023年1月以三次连载方式发布“2022 年中国超高性能混凝土(UHPC)技术与应用发展报告”。2023年6月，分会秘书长赵筠前往美国，参加“第三届超高性能混凝土互动国际研讨会” (Third International Interactive Symposium on Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC2023，2023年6月4~7 日在美国特拉华州威尔明顿市召开)。会后撰写“超高性能混凝土 (UHPC) 标准化、研究与应用新进展” (分两次发布在微信公众号上)，介绍国际上UHPC技术、应用与标准的最新发展情况。2023年8月5日，分会秘书长赵筠在佛山举办的“全国 UHPC (S-UHPC) 桥梁建设技术交流会”上做了题为“UHPC的过去、现在和未来”报告。3、2024年将开展的重要UHPC技术交流与竞赛活动在CCPA行业大会期间 (2024年5月31日～6月2日，南京国际博览中心) 组织举办“第三届全国UHPC设计定制大赛”，举办“第二届UHPC 预混料及专用外加剂大赛” ，举办 “第四届超高性能水泥基材料与应用技术(UHPC)论坛”。在2024年四季度，举办“第二届全国UHPC技术发展与创新应用大会”。第六届德国系列UHPC国际研讨会“HiPerMat 2024”将于2024年3月6～8日在德国Kassel市举办。中国混凝土与水泥制品协会将组团赴德国参会，之后在德国、荷兰、比利时三国交流与调研UHPC及相关行业的发展。第四届法国系列国际研讨会“UHPFRC 2024”将于2024年10月21～23日在法国Menton市举办。德国和法国两个系列研讨会是国际上重要的UHPC技术交流活动。六、UHPC的未来发展2023年中国在UHPC领域的多个方面取得重要进展，发展势头良好，UHPC的价值也被更好地认识到，并得到越来越多、越来越好地利用。那么，UHPC未来会有怎样的发展？在美国UHPC2023国际研讨会上，加拿大V.H. (Vic) Perry先生作出了判断“The Future of Ultra-High Performance Concrete (UHPC的未来)” [16]。他使用乔布斯 (Steve Jobs) 的书中所提供的突破性技术市场发展基本规律——S形发展曲线，预测UHPC市场发展，认为“到2040年，全球对 UHPC 材料的需求估计每年为1000亿美元；基于 UHPC 的工程建设，整体行业规模可达每年1万亿美元“ (见图41)。图41：全球UHPC市场发展预测 [16]UHPC具备技术突破性与重大进步的特征，例如，UHPC使水泥基材料的力学性能和耐久性有了跨越式提高，并拥有独特的韧性性能，能很好解决混凝土结构和钢结构的”痛点“和”瓶颈“难题；UHPC既能使新建工程结构耐久性及免维护服役寿命呈倍数提高，也能较完善地修复和保护老化或有缺陷工程结构，使老结构继续长期安全地服役；UHPC大幅度提升了水泥和钢材的使用效率，使工程建设产生的碳排放、资源消耗、环境友好、可持续发展等环境指标上了新的台阶，等等。因此，可以相信UHPC市场会遵循S形发展规律，并且UHPC也拥有如图41所示的巨大市场发展空间。我们现在正处于UHPC市场稳步增长期，未来会进入高速发展期，市场接近饱和后发展又将变的平缓。现在预测未来的难点，是什么时候UHPC会进入高速发展期 (S形曲线中段)？Perry先生预测是大约在10年后，有这个可能性，前提是能将UHPC材料和应用技术做好做扎实，把标准规范和市场发展好，少走弯路。为此，还需要付出巨大努力！最后，借用在美国UHPC2023国际研讨会上，法国F. Toutlemonde先生所做报告的总结词：“UHPC is fantastic but not automatic…” (UHPC很美好但不会自动呈现它的美…)。也就是说，我们要把UHPC材料制备好、结构设计好，并做好预制构件生产和现浇施工的每一个细节，UHPC的美才会呈现在我们面前。（全文完）致 谢 THANK衷心感谢湖南大学邵旭东教授、鼎兴土木马玉全博士为本报告提供文字材料和图片，感谢下列企业为本报告提供的支持和信息，也感谢他们为中国UHPC产业发展、技术和应用创新所做的努力和贡献！(以收到调查表时间为序)参考文献原创文章，未经授权严禁其他平台及个人进行摘抄、复制、粘贴及转载等行为。往期精选▼2023年中国超高性能混凝土(UHPC)技术与应用发展报告（二）2023年中国超高性能混凝土(UHPC)技术与应用发展报告（一）预制件的革命：钢纤维增强混凝土的优势师海霞一行赴河南省与地方混凝土协会相关领导座谈关于征集协会标准《用于水泥基材料矿物掺合料的铝灰》参编单位的函超高性能混凝土性能至上：工业地坪和工业路面国内首座钢－UHPC组合桁架人行桥（三迳村天桥）简介2023年中国预拌混凝土华中三省大型企业领导人会议在南昌召开超高性能混凝土（UHPC）技术与应用及标准发展的大事年表行业首单 | 金隅混凝土集团首次应收账款ABS发行获得圆满成功关于举办第三届全国UHPC设计定制大赛的通知