本报告是第四个中国UHPC年度发展报告,摘要记录和介绍2022年中国在UHPC领域取得的部分研究成果、标准规范编制进展、产业发展、新的工程应用以及技术交流活动。

CCPA - UHPC超高性能水泥基材料与工程技术分会在2022年,疫情严重地影响了我们的工作和生活,但中国UHPC技术在进步、结构设计方法在完善、标准规范在建立、应用场景在扩展、用量在增长,UHPC行业发展生机勃勃。本报告是第四个中国UHPC年度发展报告,摘要记录和介绍2022年中国在UHPC领域取得的部分研究成果、标准规范编制进展、产业发展、新的工程应用以及技术交流活动。部分研究和工程项目材料名称用活性粉末混凝土 (RPC) 或高韧性混凝土 (STC),在本报告中统一用UHPC名称。五、UHPC技术交流以UHPC弹性球为主题的 “第二届全国 UHPC 设计定制大赛”于2022年8月4日在南京成功举办。根据第一届大赛的经验,本届大赛修订了比赛规则,提高“弹高”分值,并将企业和院校分组比赛,仍然按要求的尺寸与重量设计定制UHPC弹性球,在大赛现场进行UHPC球合规性检验和“弹性”性能测试,比赛UHPC材料性能与设计制造水平等能力。来自UHPC材料研发、构件生产、施工企业和科研院所的专业人员,以及高校在校学生组成的32支(企业组23支,院校组9支)队伍参加了本届比赛,苏州三佳交通工程有限公司获得企业组冠军,三峡大学土木与建筑学院获得院校组冠军。这次比赛,UHPC球弹跳最高达到83cm,再次向我们直观展示和证明了水泥基材料可以达到的强度和韧性水平,也说明水泥基材料及其所建造的结构还有很大的性能进步与发展空间。CCPA-UHPC分会编制和发布UHPC基础知识的短视频系列讲座,第一、第二期共35节,从2022年2月24日至10月29日陆续在微信公众号和抖音号“混凝土和UHPC”上发布,是一次新形式的科普尝试,内容如下:微信公众号“鼎兴土木”发布系列短视频介绍UHPC材料性能、结构设计和工程应用;发表了很多原创推文介绍UHPC行业动态、研究成果和工程案例,讨论分析UHPC结构设计和应用中的一些问题。2022年5月16日,广东公路学会、中路杜拉等单位在江门组织召开了“25米无腹筋先张法预应力工字型UHPC-NC组合梁足尺破坏试验观摩会”,并在网上直播。8月30日,在肇庆广东省公路学会主办了“基于超高性能混凝土UHPC薄层加固既有桥梁专题技术交流会”。应湖南大学UHPC桥梁研发团队邵旭东教授邀请,瑞士洛桑联邦理工学院教授、湖南大学外籍专家、UHPFRC桥梁领域国际著名专家Eugen Brühwiler教授讲授了学术公开课《Structural UHPFRC》。公开课以线上形式开展,于2022年10月17日开始、11月15日顺利结课,共包含7次课程,超500人次参加,在业内引起了广泛关注和强烈反响[19]。12月21~23日,湖南大学主办了线上会议“第二届全国超高性能混凝土材料与结构研讨会暨湖南省硅酸盐学会混凝土年会”。CCPA-UHPC分会组织召开的“首届全国UHPC技术发展与创新应用大会”,从2021年开始筹备,2022年上半年完成了大会全部准备工作,等待合适时间召开,但确定的两次会议时间(2022年9月22~24日和11月23~25日)都因疫情而推迟。新确定的大会时间为2023年3月2~4日,在广东佛山举办。大会主题为“新标准、新技术、新应用促新发展,UHPC筑建美丽中国”,内容丰富,可以很好了解UHPC技术与产业发展现状与趋势,是相互学习、交流和讨论的平台,值得期待和参加。此外,“第三届国际互动式UHPC研讨会”(Third International Interactive Symposium on Ultra-High Performance Concrete) 将于2023年6月4~7日在美国Wilmington Delaware举办。从该研讨会上可以了解国际上UHPC发展动态和取得的新进展,值得关注。六、未来发展建议2023年2月6日中共中央、国务院印发了《质量强国建设纲要》。其中,第六章“提升建设工程品质”中关于建筑材料有如下表述:“(十四)提高建筑材料质量水平。加快高强度高耐久、可循环利用、绿色环保等新型建材研发与应用,推动钢材、玻璃、陶瓷等传统建材升级换代,提升建材性能和品质。大力发展绿色建材,完善绿色建材产品标准和认证评价体系,倡导选用绿色建材。……”作为先进水泥基复合材料,UHPC高度契合上述对建筑材料发展的要求。随着《质量强国建设纲要》的贯彻落实,中国UHPC产品、技术、应用及相关产业将进入大发展阶段。然而,在快速发展的同时也面临着问题、困难和挑战,为高质量发展UHPC材料与应用技术,使UHPC行业面向未来稳步健康发展,提出以下意见建议,供已经参与及准备加入UHPC行业的人们参考。 1、建立以性能和质量为基础的公平市场竞争环境近几年,中国UHPC的应用市场在快速增长,但产能的增长速率更快,市场竞争在加剧,在某些UHPC应用领域出现激烈的价格竞争。公平竞争优胜劣汰,但必须警惕和避免恶性低价竞争,防止为降低成本发生偷工减料、“以次充好”或“鱼目混珠”的情况,否则不仅会损害相关工程的质量或应用效果,还会产生“劣币驱逐良币”效应,危害UHPC行业的长远发展。为营造健康有序的发展环境,要建立起价格与性能、质量相关联的公平竞争机制。为此,需要发展完善试验方法,特别是针对实体构件和现浇结构的质量检验评定方法;需要建立完善工程质量验收规范,并严格实施,加强UHPC性能、质量检验与工程质量验收。与此同时,企业要努力提升自身竞争力,依靠更好技术能力、质量管理能力和成本控制能力,在竞争中脱颖而出。UHPC产业还处于初始起步阶段,有很大的应用发展空间。开发新应用场景做好增量,研发有市场竞争力的产品或工程解决方案,并在细分应用市场建立和保持技术先进性及竞争优势,是企业成长壮大的关键。期待在中国成长起一批重人才培养、重研发和技术积累、重长久发展、具有国际竞争力的UHPC企业。 2、建立科学的工程材料选用评价方法UHPC 是高效率使用水泥、纤维和钢材的工程材料,在能够有效发挥UHPC力学性能的场合,用UHPC建造工程结构能够显著地节材和减碳 (与传统钢筋混凝土和钢结构相比),造价有不增加或降低的可能性。UHPC 也是耐久性最好的工程材料,保守估计其工程结构在恶劣自然环境中的免维护服役寿命超过 200 年,工程寿命周期成本可以大幅度降低。此外,对于有缺陷、损伤或腐蚀而老化或承载力不足的现有混凝土及钢结构工程,应用UHPC进行维修加固和保护,可以显著提升老结构的性能,并大幅度延长服役寿命。修复或升级大量现有老化工程结构,相比于拆除重建,更有利于低碳、可持续发展。在为努力实现“双碳”目标的今天,工程建设应该从关注初始造价,向寿命周期成本、碳排放、绿色可持续和高质量发展的评估体系转变。在工程设计阶段,应定量化算清楚各种设计方案建造材料所隐含的碳排放、施工方法等产生的碳排放,并从20年、50年、100年或寿命周期分析,算清楚工程的经济帐、资源消耗帐和碳排放帐,并作为设计方案和材料选择决策的重要依据 ,“用对用好” UHPC,促进工程建设向高质量、低碳、低资源消耗、低寿命周期成本方向发展,并迈上新台阶。 3、重视标准规范的编制质量建立起先进UHPC标准规范体系,既是构建先进UHPC技术体系的核心工作;对于引领和支撑UHPC产业与工程应用向国际先进水平、高质量方向稳步健康地发展,也起着至关重要的作用。近年来UHPC相关标准规范的编制工作进展较快,制约UHPC应用的标准“瓶颈”正在被突破,这是可喜的一面,但“快速”编制的有些标准也出现质量偏低或是简单的“抄袭”、“套用”问题。标准如果不具备先进性,不仅不利于技术和产业发展进步,往往会起相反的作用,标准应遵循“宁缺毋滥”的原则。建议编制、审批和采用标准,要重视和认真评估标准的编制质量和先进性,确保标准规范对UHPC的性能与质量要求、试验检验方法以及工程应用技术等方面先进、合理,并易于操作实施。 4、拓展应用场景、持续提升UHPC材料性能与应用技术水平在三十年前,UHPC的发明人Hans Henrik Bache先生在他写的《新混凝土——新技术》中,分析了CRC (R-UHPC) 的性能特点和性能范围,预言CRC/R-UHPC未来会成为与钢材、钢筋混凝土并列的主要结构工程材料,适合建造轻质高强、高韧性、抗疲劳、高耐久的工程结构,特别适合用于重载、大变形、低温、抗冲切、抗爆和抗侵彻等重要工程应用场合。同时指出,要实现这样的目标还需要付出巨大努力,需要编制独立的标准规范来有效发挥 UHPC/CRC/R-UHPC 的性能。如今,Bache先生的预言已经部分变为现实。本系列年度发展报告 (2019 ~ 2022) 介绍了中国取得的进步和成就:UHPC结构设计方法和标准规范体系初步建立起来,在桥梁、建筑、市政、电力等领域开发了一些体现UHPC性能和价值的、可持续的工程应用。但这还只是部分UHPC有价值的应用,还有巨大的发展与进步空间,还有很多应用场景、新产品、新结构待开发。我们仍需付出巨大努力,更新观念和扩展视野,努力提升UHPC材料性能水平和开发具有特殊性能的产品,深入研究和发展R-UHPC结构、预应力UHPC结构、型钢-UHPC结构以及各种组合结构,改进完善施工工艺与装备,创新发展数字化成型技术,发展维修加固技术,进一步完善和改进标准规范体系,等等。在工程应用中,UHPC结构构件的使用寿命很可能远远超过同工程的其他部分,具备重复使用的可能性。因此,应着眼未来,将UHPC构件设计和发展成为标准化、可重复使用的构件,为低碳、低资源消耗发展做出贡献。对UHPC的认知水平和视野宽度,决定了UHPC发展潜力有多大!(完) 致 谢衷心感谢中交二航武汉港湾新材料有限公司、中铁桥研科技有限公司、浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司、山东高速工程检测有限公司、上海义诚巨新建筑科技有限公司、上海建工建材科技集团股份有限公司、华新超可隆新型建材科技 (黄石) 有限公司、江苏苏博特新材料股份有限公司、青岛迪泰自动化设备有限公司、漯河汇联新型建材科技有限公司、上海瑞史坦环保科技有限公司、广州市双瑜建筑艺术工程有限公司、广东盖特奇新材料科技有限公司、保利长大工程有限公司第二和第四分公司、砼创 (上海) 新材料科技股份有限公司、中铁建物产科技有限公司、湖南固力工程新材料有限责任公司、武汉源锦建材科技有限公司、中建西部建设建材科学研究院、中路新材( 广州) 科技股份有限公司、湖南中路华程桥梁科技股份有限公司、中建工程产业技术研究院有限公司、江苏澄筑建筑科技有限公司、上海复培新材料技术有限公司、四川国统混凝土制品有限公司、中路交科科技股份有限公司、浙江宝思博新材料有限公司、北京驻地新材料科技有限公司为本报告提供的支持和信息! 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