【中國低碳混凝土在行動】超高性能混凝土擔綱中國橋梁工程建設
時間：2023-09-15 來源：中國混凝土與水泥制品協會 分享：
喜迎國慶74周年之際，中國混凝土與水泥制品協會推出《中國低碳混凝土在行動》系列報道。
在喜迎國慶74周年之際，中國混凝土與水泥制品協會推出《中國低碳混凝土在行動》系列報道。以高性能混凝土（UHPC）、生態混凝土、再生混凝土及混凝土行業消納大宗工業固廢和建筑垃圾等市場應用成果為重，綜述中國混凝土與水泥制品綠色低碳發展的成就，傳播中國混凝土與水泥制品行業在國家高質量發展進程中的巨大產業價值。
8月19日，位于成都市的世界上在建的最大寬度獨塔混合梁斜拉橋——沱江大橋塔梁固結段完成超高性能混凝土（簡稱“UHPC”）澆筑。大橋使用的超高性能混凝土達6560立方米，其單體構件最大尺寸達4米×7米×48米，創下世界民用大體積超高性能主體結構施工的新紀錄。全長1010米的沱江大橋主梁最寬處79米，建成后將超過目前吉尼斯世界紀錄最寬斜拉橋——橋寬67.3米的埃及萬歲大橋。
沱江大橋
“超高性能混凝土與廣泛應用的普通混凝土相比，是鋼筷和普通木筷的區別。”在現場指導混凝土施工的中國鐵建大橋局項目負責人介紹，UHPC混凝土具有超高強度、高韌性和良好的耐久性等優點，抗壓強度是普通混凝土的2-3倍，抗折強度是普通混凝土的4-6倍，斷裂韌性更高出百倍以上。“UHPC”以其超高強度、高韌性和良好的耐久性等優點被譽為“低碳混凝土”的代表。沱江大橋建設中“UHPC”的優異表現是中國低碳混凝土強勢助力國家重點橋梁建設的一個精彩縮影。2023年，中國以3.3萬座橋梁領跑世界橋梁工程。眾所周知，近年來，我國路橋建設以高質量快速發展，成就舉世矚目。同時，繼中共十九大提出建設交通強國后，中共二十大又明確提出，要加快建設交通強國，這意味著我國建設交通強國步伐再提速，這也就對橋梁結構的安全、經濟、耐久和環保提出了新的挑戰。超高性能混凝土作為新一代高性能水泥基材料，具有超高的力學性能和超強的耐久性能，被稱為21世紀混凝土。它在新建結構和既有結構加固改造中的應用，有望從源頭上解決傳統混凝土結構自重大、易開裂、耐久性不足、維護費用高等共性難題，驅動橋梁工程的高質量發展。隨著UHPC應用技術逐漸成熟，在我國橋梁、道路以及重大項目的建設上，它的身影也越來越活躍。據不完全統計，近幾年來國內具有代表性的UHPC路橋有沾臨黃河特大橋。沾臨黃河特大橋總長4530米，主橋采用80＋180＋442＋180＋80＝962米雙塔鋼-超高性能混凝土（UHPC）組合梁斜拉橋，主橋預制橋面板采用了自主研制的UHPC材料，形成了一整套材料驗收及UHPC橋面板工廠化施工標準。其主橋鋼混組合梁精準就位，標志著國內橋梁領域首次帶UHPC橋面板大噸位、長距離全斷面頂推施工全部完成，實現了中國橋梁建設又一次全新跨越。沾臨黃河特大橋
杭瑞洞庭大橋。該橋是目前排名世界第二、中國第一的大跨徑鋼桁加勁梁懸索橋。其刷新多項技術工藝：首次在公路懸索橋上采用一種板桁結合型加勁梁新結構，使得主梁用鋼量節省了12%，橋梁上部結構自重減少了8%；首創“葫蘆形”錨碇基礎結構；發明一種超高韌性混凝土STC新材料形成的橋面新結構等。而且杭瑞洞庭大橋橋面采用了鋼-超高韌性混凝土UHPC輕型組合結構，橋面剛度較傳統橋梁提高40倍，可實現橋面百年不開裂。咸陽市高科一路跨渭河大橋。該大橋是鋼-UHPC輕型組合結構橋面鋪裝工程，包括行車道鋼箱梁橋面超高性能混凝土（UHPC）組合結構層施工，鋼-UHPC組合橋面結構鋪裝總施工面積13000㎡。咸陽市高科一路跨渭河大橋
益陽青龍洲大橋。湖南益陽青龍洲大橋為國內首座鋼-UHPC組合梁雙塔自錨式懸索橋， 該橋鋼-UHPC組合梁預制在湘潭市UHPC預制基地內完成，該基地是國內建成的第一個橋梁UHPC裝配式構件生產基地。益陽青龍洲大橋
云南省紅河特大橋。紅河特大橋設計速度為 80 km/h，橋面需具備高抗壓、耐疲勞的特性。該大橋上采用UHPC橋面鋪裝是國內在自然養護條件下的UHPC組合橋面在超大跨徑懸索橋的首次應用，也是首個成功案例。
云南省紅河特大橋
山東省臨沂市北京路沂河大橋。這座大橋曾于2022年9月29日榮獲吉尼斯世界紀錄“頂升長度最長的橋梁”稱號。建橋過程中，在老橋與新橋之間采用超高性能混凝土（UHPC）材料無縫拼接，頂升長度創造了吉尼斯世界紀錄。
臨沂市北京路沂河大橋
十淅高速（湖北段）丹江口水庫特大橋。這座大橋是世界上最大跨徑部分地錨式混合梁斜拉橋。該橋采用雙塔雙索面部分地錨式鋼-UHPC輕型組合梁斜拉橋，全長1076米，其中中跨760米主梁采用一種新型的鋼-UHPC輕型組合梁結構， UHPC層與鋼橋面板之間通過剪力鍵（槽口型PBL鍵和圓柱頭焊釘）進行連接。
廣州塔珠江兩岸人行景觀橋。該橋是世界上跨度最大、寬度最寬的曲梁斜拱人行橋。技術創新的最大亮點之一就是新材料超高性能混凝土UHPC在橋面的鋪裝和UHPC在關鍵重要拱腳部位的外包。開創了UHPC在防腐保護應用的先河。
中山西環高速聯石灣大橋。這座橋應用了當前世界跨徑最大的UHPC簡支梁（105米），UHPC鋼橋面總量超2.5萬平方米，是廣東首個UHPC雙層鋼橋、粵港澳大灣區最大的UHPC單體鋼橋面鋪裝工程。僅在抗壓強度上，與普通混凝土相比，中山西環路面項目研發的UHPC抗壓強度提升約3至5倍。
福州大學橋園人行拱橋。福州大學橋園人行拱橋為中國第一座UHPC拱橋。該橋主拱凈跨徑為10 m，拱肋采用等截面板拱，厚10cm，拱肋材料為UHPC。福州大學橋園人行拱橋
在中國由“橋梁大國”邁向“橋梁強國”的進程中，低碳混凝土技術發揮重要作用。我國橋梁工程實踐證明，與普通混凝土相比，UHPC強度更高、更耐久；與鋼結構相比，UHPC結構抗疲勞能力更強。基于它特點，超高性能混凝土UHPC除了應用在高速公路和結構復雜、受力面較大的橋梁上，還可以應用在山區橋梁的橋墩上，起到包裹防護的作用，對加固橋墩很有好處。此外，超高性能混凝土的抗沖磨性也很好，未來有望在海洋環境中發揮作用，其高密度和耐久性可以保護跨海大橋的主體結構。值得關注的是，在近年我國大橋建設過程中，運用UHPC建筑裝配式混凝土橋梁正在成為新的趨勢。而裝配式橋梁建設的靈魂就是混凝土的創新“集成”。2023年８月中旬，記者采訪了我國裝配式橋梁專家、“2022年度中國混凝土與水泥制品行業杰出工程師”吳平平先生。吳平平說，“混凝土材料從長期來看都是結構工程師首選的建筑材料，中國混凝土行業還將長期持續發展。混凝土材料當前是資源消耗最大的材料之一，從可持續性發展角度，混凝土高性能化和生態化是當前及今后的重要發展方向。生態混凝土是比較寬泛的概念，總體來說主要通過兩種途徑實現：一是通過材料技術、制造技術、數智化技術的進步，降低資源消耗、提升生產效率、降低能耗與碳排量；二是向高質量與環境友好型發展，讓混凝土變得富有生機，改善人們的生活環境。近年來，混凝土在眾多方面取得了諸多突破性創新，如低碳混凝土、植生混凝土、清水混凝土、UHPC、輕質混凝土等，在護岸支擋、路基邊坡、人工魚礁工程、海綿城市建設等所有的工程領域均得到了廣泛應用，取得了顯著的綜合效益。”橋梁基建從現澆混凝土到工廠化裝配式混凝土，是一次跨越。在當前，我國對橋梁的需求已不僅是跨越障礙的剛需，而是對高性能化橋梁的需求。而超高性能混凝土（UHPC）具有超高的力學性能和超高的耐久性能，能滿足橋梁高性能化的要求。2023年2月6日中共中央、國務院印發了《質量強國建設綱要》。其中，第六章“提升建設工程品質”中關于建筑材料有如下表述：“（十四）提高建筑材料質量水平。加快高強度高耐久、可循環利用、綠色環保等新型建材研發與應用，推動鋼材、玻璃、陶瓷等傳統建材升級換代，提升建材性能和品質。大力發展綠色建材，完善綠色建材產品標準和認證評價體系，倡導選用綠色建材。……”作為先進水泥基復合材料，UHPC高度契合上述對建筑材料發展的要求。隨著國家工程建設挺進“深海、深地、深空”和“極地、高原”等特殊環境，混凝土材料面臨的挑戰也前所未有。如何針對重大工程建設進行混凝土研究是個重要課題。隨著低碳建筑在全球的興起以及我國“交通強國”戰略的實施和《質量強國建設綱要》的貫徹落實，具有顯著優勢的超高性能混凝土UHPC，必將迎來巨大的發展機遇，日后定當在工程建筑中大放異彩。
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