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【UHPC發展新高度系列報道之三】我國UHPC市場前景廣闊

時間：2022-02-16 來源：CCPA 分享：

CCPA-UHPC分會2021年9月發放問卷表格調查了我國2021年UHPC生產應用情況，從所收到項目調查表以及媒體報道信息統計，2021年我國UHPC用量超過7萬立方米（不含未收集到工程用量），其中大部分使用UHPC預混料，約為10萬噸。

市場規模

CCPA-UHPC分會2021年9月發放問卷表格調查了我國2021年UHPC生產應用情況，從所收到項目調查表以及媒體報道信息統計，2021年我國UHPC用量超過7萬立方米（不含未收集到工程用量），其中大部分使用UHPC預混料，約為10萬噸。主要工程應用為鋼-UHPC復合橋面、橋梁構件連接(濕接縫)、預制UHPC橋面板和橋梁構件及伸縮縫安裝、建筑幕墻和構件、市政工程構件，以及維修加固。此外，2021年生產了約15萬根超高強預應力混凝土電桿(抗壓強度為120~130MPa，大部分沒有纖維或含PP纖維，屬于UHPC基體密實度和強度水平的材料，未納入UHPC用量統計)，超高強混凝土用量達3萬m3。

產業發展

采用相同的項目收集和用量統計方法，與2020年相比，2021年我國UHPC用量增加了3萬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看(2021年UHPC的水泥用量不到我國水泥產量的0.003%，以2020年我國水泥產量23.77億噸計算)，我國的UHPC產業仍處于初期或起步的發展階段，市場規模還非常小。這也意味，作為先進水泥基材料的新興產業，UHPC還有巨大的市場發展空間，未來可期，同時也需要付出巨大努力建立和完善UHPC材料及應用技術體系，創新與拓展應用領域。

工程應用

橋梁應用——橋梁是我國UHPC應用的主要領域。

鋼-UHPC復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“鋼結構疲勞開裂”——兩大鋼橋的痛點難點問題。如今鋼橋面的UHPC鋪裝成為UHPC最有價值的應用之一，產生了很好的經濟、環境和社會效益。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用，同時鋪裝施工技術、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)，創下鋼橋面UHPC鋪裝最大面積的記錄。在過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)；長治濱湖景觀大道一期工程斜拉橋鋪裝約12,000㎡(上海復培施工)；濟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年武漢軍山長江大橋鋼橋面兩側分別采用兩種技術方案(下游側為UHPC鋪裝方案)維修改造后，過去一年又有兩座在服役的長江大橋(潤揚大橋北汊斜拉橋和宜昌長江大橋)進行了大修，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、荊州長江公鐵大橋，以及滬蘇通長江大橋之后，第四座特大型鐵路橋梁采用鋼-UHPC復合橋面體系，2021年8月完成UHPC鋪裝，面積11,000㎡(中鐵橋研科技施工)。

潤揚大橋斜拉橋和宜昌長江大橋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，實現對橋下交通零干擾，為跨高速橋梁建設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4.63km，主橋為雙塔雙索面鋼-UHPC組合梁斜拉橋，跨徑布置為80+180+442+180+80=962m。主橋鋼-UHPC組合梁共計使用320片UHPC橋面板，板厚17cm，設計抗壓強度150MPa，采用“無粗骨料UHPC+90°C高溫蒸養”預制生產。中交一公局施工，在現場設立工廠，從2021年2月開始UHPC橋面板預制生產。

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，現有檢測報告顯示梁體普遍存在裂縫，個別裂縫還出現了鋼筋腐蝕和混凝土脫落。2021年5月，開始進行東西引橋的中大修工程，設計拆除H線原上部現澆鋼筋混凝土板式梁格結構，新建鋼-UHPC組合連續梁橋。橋梁全長465m，全寬UHPC橋面板分為預制板、縱向濕接縫、橫向濕接縫、兩側現澆帶及伸縮縫處現澆帶五部分。UHPC橋面板長度6～7m，寬度約2m，厚度均為18cm。因長度、角度、弧線等各項參數的變化，該工程UHPC預制橋面板規格類型約400多種、共計約880塊。此外，該橋E線、W線引橋T梁橋面鋪裝UHPC。該工程預制構件和現澆施工共計使用近4,000m3UHPC。由中交二航總承包，武漢港灣工程設計院設計，二航武漢港灣新材料公司負責UHPC施工，中路杜拉預制生產UHPC構件，于2021年12月完工。

廣州鶴洞大橋引橋中大修工程預制生產的UHPC橋面板 (中路杜拉提供照片)

橋梁的防腐保護非常重要。海心沙人行景觀橋是廣州的新地標，位于廣州塔南廣場，連通珠江兩岸，全長488m，主橋為跨徑240m鋼結構曲梁斜拱橋，寬度為15m。主拱跨度為198米，分為12個節段。海心沙人行橋工程是2021年UHPC應用的亮點之一，也是一個很好的示范項目——利用UHPC的高密實度、高耐久性為鋼結構提供長期可靠的防腐保護。在腐蝕性環境中，特別是鋼結構防腐涂裝難以更新的場合(鋼結構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)

建筑應用

建筑幕墻與外立面有應用。2021年有一批新完成的建筑項目使用UHPC板材、幕墻或鏤空構造，裝飾或構成建筑外立面，使建筑外形更加豐富多彩。

裝配式建筑構件和集成建筑部品部件有應用。杭州沙南220kV變電站工程，外墻采用內外裝一體化、集成化設計，所有外墻上的管線、插座等都在生產時完成預埋，外墻面積3,500㎡。工程由浙江建信裝飾公司施工，浙江吉川工程生產提供UHPC構件，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構，±0.000以上為預制裝配式UHPC框架結構。預制UHPC柱、梁節點用現澆UHPC連接；外墻采用一體化墻板(裝飾、保溫隔熱和結構)，用高強螺栓及L形扣件與地梁、主梁固定；內墻隔板厚度40mm，用UHPC制作；屋面采用C40鋼筋混凝土預制疊合板。

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)

結構維修加固

建筑結構:故宮東華門主出入口的三條普通鋼筋混凝土過梁，長期服役后出現局部鋼筋外露銹蝕、混凝土剝落的情況，存在潛在安全隱患。故宮組織相關部門研究，決定采用預制預應力UHPC新過梁替換原梁，保證新梁具備長期服役的高耐久性。過梁長6m，截面尺300x450mm，為后張預應力梁，采用90°C、48小時熱養護，由北京榆構和廣州玖珂瑭合作預制生產，2021年5月完成。作為最具代表性的中國古建筑，故宮采用UHPC梁無疑是對UHPC優良性能的肯定，也是古建筑維修維護的好示例。

故宮東華門主出入口過梁更換為預應力UHPC梁 (廣州玖珂瑭提供照片)

橋梁大梁:廣州新化快速路長洲大橋2020年8月遭受火災，其中一跨的三條現澆預應力T梁為直接火損梁，混凝土表面受火剝落深度最大達到3.5cm，部分梁體露出鋼筋。計算分析表明，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計要求。經專家組討論，確定的維修加固方案為：清除損傷的混凝土后，采用UHPC對受損部位進行加固補強處理。2021年8月，完成了受損梁的UHPC加固補強施工，中路杜拉負責UHPC制備和現場澆筑。

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面增加80mm厚配筋UHPC加固層提升梁的承載能力，并保護原混凝土結構。武漢市三環線由于重載交通的持續作用，沿線部分橋梁出現病害，采用UHPC對主要承重橋梁出現病害的腹板與底板進行維修加固。