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。二、UHPC的标准化进展UHPC标准体系建立完善，在内国外都取得了许多新进展，收集到的信息如下：1、国内标准新发布标准：—湖南省地方标准：《超高性能混凝土集成模块建筑技术标准》(DBJ43/T387-2022)—广东省地方标准：《装配式超高性能混凝土市政桥梁结构技术规程》(DBJ/T15-244-2022)—中国工程建设标准化协会标准：《公路超高性能混凝土(UHPC)桥梁技术规程》(T/CECS G：D60-02-2023)—上海市土木工程学会标准：《桥梁工程超高性能混凝土施工技术标准》(T/SSCE 0007-2023)待批准和待审查标准：—交通部行业标准 (JGT)：《钢-高韧性混凝土组合桥面设计与施工规范》和《公路桥涵超高性能混凝土应用规范》—中国勘察设计协会标准 (CECA)：《 超高性能混凝土桥梁技术规程》—中国建材联合会/中国混凝土与水泥制品协会标准 (CBMF/CCPA)：《超高性能混凝土用减水剂技术要求》—中国工程建设标准化协会标准 (CECS)：《桥梁湿接缝用超高性能混凝土应用技术规程》和《超高性能混凝土肋装配式楼板应用技术规程》在编标准：—CBMF/CCPA 标准：《超高性能混凝土幕墙工程技术规范》、《超高性能混凝土加固既有混凝土结构技术规程》、《超高性能混凝土喷射施工技术规程》、《风电塔筒用超高性能混凝土管片》、《风电塔筒用超高性能混凝土管片应用技术规程》和《超高性能混凝土预混料质量分级标准》—广东省建设工程绿色与装配式发展协会标准：《超高性能混凝土(UHPC) 装配式楼梯技术规程》新立项标准：—国家标准 (GB):《超高性能混凝土》(修改名称、修订GB/T 31387-2015) 和《超高性能混凝土试验方法》(制定)—建材行业标准 (JC)：《绿色建材评价 超高性能混凝土及构件》—中国工程建设标准化协会标准 (CECS)：《钢与超高性能混凝土组合构件应用技术规程》2、国外标准进展—PCI (美国预制/预应力混凝土学会) 2022年发布指南： TR-9-22, Guidelines for the Use of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) in Precast and Prestressed Concrete 《预制和预应力混凝土的UHPC应用指南》—FHWA(美国联邦公路管理署) 2022年发布技术文件： FHWA-HRT-22-065, Design and Construction of UHPC-Based Bridge Preservation and Repair Solutions 《基于UHPC的桥梁保护和修复方案的设计与施工》—AASHTO (美国国家公路和运输官员协会) 2022年发布标准：AASHTO T397 Standard Method of Test for Uniaxial Tensile Response of Ultra-High Performance Concrete《UHPC单轴拉伸响应标准试验方法》—AASHTO 2023发布指南：AASHTO Guide to Preservation of Highway Bridge Decks《AASHTO 公路桥面板保护指南》包含了UHPC罩面方案—AASHTO LRFD Guide Specification for UHPC (UHPC结构设计指南) 编制完成，经投票获得所有州桥梁工程师一致通过，预计2023年内发布；AASHTO的UHPC材料标准已完成编制，将于2024年春季进行投票。—ÖBV (奥地利建筑技术协会) 2023发布指南：UHPC Richtlinie 《UHPC指南》(包含材料、设计与施工)—ACI (美国混凝土学会) 的ACI 239-C Guide on the Structural Design of UHPC (UHPC 结构设计指南) 和 ACI 239-D Guide on Materials and Methods of Construction for UHPC (UHPC材料和施工方法指南) 正在编制中。三、中国UHPC市场规模与产业发展现状CCPA-UHPC分会2023年12月19日发放《2023年UHPC工程、产品和用量调查表》和《2023年UHPC用量统计表》(以下简称“调查表”)，调查中国2023年UHPC工程应用、产品创新情况，统计分类的UHPC用量，包括桥梁 (钢桥面、湿接缝、预制及现浇结构)、建筑 (幕墙、结构构件)、市政/电力/水利工程、维修加固、风电结构和其他。共计收到40个企业的“调查表”反馈，涵盖了中国头部UHPC生产应用企业 (企业名单见“致谢”)，统计数据很好展示中国UHPC市场与产业状况。2023年1月～12月，中国UHPC用量超过14.65万m3 (“调查表”收集到工程用量)，其中56%使用UHPC预混料，约18万吨；其余44%为直接使用原材料制备UHPC。中国UHPC最大的工程应用领域仍然是桥梁，占比为39%，以钢-UHPC复合桥面、桥梁构件连接 (湿接缝) 应用为主。市政、电力与水利工程，占比为17%。建筑应用主要是预制幕墙、墙板和结构构件，占比约12%。2023年新增UHPC用量的较大部分来自风电结构，主要用于预制塔筒管片，用量占比一下达到了25%。维修加固用量还不高，占比约1%。2023年中国UHPC用量分布见图11。中国过去5年UHPC年度用量及增长情况见图12。与2022年相比，2023年中国UHPC用量增加了6.5万立方米，增幅为79%，增幅中45%来自风电结构应用，其他各方面应用均有所增长。从企业走访调研情况看，中国UHPC生产、预制和施工企业特别是头部企业，注重长远发展，培养自己的研发团队、与高校或科研机构合作，敢于投入开发新应用，努力提高材料性能和质量稳定性，提升完善生产装备和工艺技术。也有企业在做UHPC全产业链布局，自主控制原材料的生产和质量，精细化控制UHPC的性能与质量稳定性。行业发展目前存在的主要问题，是UHPC产能增长大大超过了市场需求的发展，部分常规UHPC应用的价格竞争较为激烈，并出现以次充好或偷工减料的情况，需要引起高度重视。把UHPC做好用好，UHPC未来将有大发展 (参见第六章)。要从标准选用及性能指标要求、从生产施工及验收全过程质量控制、从企业技术能力和质量控制水平评估等多个方面，让认真做、重质量的企业来主导UHPC发展，避免或减少前行道路上不必要的“曲折”。四、UHPC的工程应用1、桥梁应用钢-UHPC复合桥面据不完全统计，2023年施工完成超过34.9万m2的钢-UHPC复合桥面，UHPC用量2.48万m3，桥梁数量达到43座。图 13：佛山富龙西江特大桥UHPC铺装与湿接缝施工 (佛山交通科技、湖南中路华程提供图片)表1：富龙西江特大桥UHPC性能要求与实测结果 (佛山交通科技提供数据)广东佛山富龙西江特大桥为双塔双索面钢-UHPC组合梁 + 混凝土梁斜拉桥。组合梁采用8mm钢 + 15cm UHPC轻型桥面板，91片梁段在工厂生产和铺装UHPC，梁段安装后现浇UHPC连接铺装层 (见图13)，UHPC用量达6700m3，性能要求及实测结果见表1。该桥由广东交通规划设计院设计，佛山交通科技供应UHPC材料，湖南中路华程承担UHPC施工，2023年11月完成全部UHPC铺装。以下简要介绍2023年完成的几个较大和特色桥梁的钢桥面UHPC铺装工程：G104京岚线济南黄河公路大桥扩建工程主桥长1028米，主跨跨径488米，是目前黄河上跨径最大、公轨分层合建桥梁。该桥上层桥面由密横梁体系 + UHPC轻型组合钢桥面板组成 (见图14)，UHPC铺装层厚50mm，用量1563m3，铺装面积约31000m2，单次铺装长度达300m，由中交一公局土木工程建筑研究院与中交武汉港湾工程设计研究院联合体施工。济南绕城高速二环线北环段黄河大桥主桥，全长5837m，采用UHPC轻型组合钢桥面，铺装UHPC用量1500m3，山东高速工程检测公司施工。汕头牛田洋大桥主桥为公轨共建双塔双索面双层钢桁梁斜拉桥，其钢桁梁长800.2m，宽38.2m，正交异性钢桥面铺装采用50mm厚STC + 高粘高弹沥青粘层 + 40mm厚SMA-13沥青砼铺装方案，STC层铺装面积约26210m2，广东冠生土木施工。云南永大高速公路上的楚雄永仁特大桥是双塔单跨钢箱加劲梁悬索桥，全长1668m，主跨920m，桥面宽31m。该桥UHPC铺装层厚50mm，UHPC用量1130m3，铺装面积22491m2(见图15)，由中铁桥研科技施工。该工程UHPC施工克服的困难包括：缺水风大 (常年风力在6级以上最大达11级)，摊铺及养护难度大；工期紧，合同工期只有20天。青岛东岸产业园区基础设施综合改造项目，五个标段采用钢-UHPC组合桥面结构、UHPC桥面连续结构，UHPC用量1000m3，湖南中路华程施工。杭甬复线宁波一期项目滨海互通是目前在建的亚洲最大海上互通枢纽，UHPC铺装用量723m³，浙江宏日泰耐克和 宏日和兴绿建施工。图 14：G104京岚线济南黄河公路大桥及UHPC铺装施工 (中交一公局土木工程建筑研究院、中交武汉港湾工程设计研究院提供图片)图 15：楚雄永仁悬索桥和UHPC铺装施工 (中铁桥研科技提供图片)图 16：采用UHPC铺装的部分桥梁 (上海复培、浙江宏日泰耐克、湖南中路华程提供图片)桥梁结构构件连接 (湿接缝)据不完全统计，2023年UHPC用于桥梁的结构连接 (包括预制构件湿接缝连接、桥梁拓宽拼接、墩顶负弯矩区抗裂等) 的用量超过2万m3，是提升桥梁性能也是用量较大的应用。沈海高速汕尾陆丰至深圳龙岗段的改扩建工程中，受建设地理环境限制，为减少便道影响，梅陇特大桥、梅陇农场1和2号特大桥 (全长约8.888km)，建设采用装配式施工。桥梁上部结构采用预应力混凝土小箱梁、预应力混凝土双T梁，下部结构采用预制盖梁、预制方柱墩、现浇承台和预制管桩基础。立柱与承台、立柱与盖梁、盖梁与盖梁以及梅陇特大桥预制管桩与盖梁的节点采用UHPC连接，UHPC用量1960m3，保利长大二公司施工。常温环境中，UHPC的1d抗压强度≥55MPa、28d≥120MPa，满足了桩梁一体机2.5d/跨的桥梁建设进度要求。解决桥梁墩顶负弯矩区开裂问题，传统的方法是采用预应力将桥梁体系“由简支转连续”，但施工工序多、效率低。在负弯矩区使用配筋UHPC的高抗拉性能，非预应力实现桥梁的简支转连续，施工工序少、效率高，能有效抑制负弯矩区混凝土开裂，2023年在宁波舟山港六横公路大桥、嘉兴市市区快速路环线工程、象山湾疏港高速等工程中应用 (浙江宏日泰耐克、二航武汉港湾、中交路桥建设等公司施工)。二航武汉港湾施工完成了孝感北枢纽互通福银高速1、2号拼宽桥的新旧桥接缝连接。拼宽桥原设计采用特殊单元式多向变位桥梁伸缩缝与福银高速连接过渡拼宽，但根据以往的经验，顺桥向伸缩缝在运营期间容易出现损坏导致局部凸起 (错位)，成为行车安全隐患，且运营期间伸缩缝损坏较难维修、安全风险大；另外，福银高速此处桥梁约20年桥龄，相对稳定，会与新修拼宽桥产生沉降差。基于这些考虑结合现场勘察，项目负责与参加单位决定对工程设计进行变更，拼宽桥与福银高速拼宽方式由伸缩缝拼宽更改为桥面连续连接，新旧桥面接缝材料选用UC120等级UHPC。山东高速工程检测公司施工完成了济广高速济菏段改扩建工程中的新旧桥梁拼宽，方式为在拼缝两侧各1.5m宽度范围内浇筑10cm厚UHPC，利用新型拼缝结构以及UHPC的超高性能将新旧结构连成整体，优化了结构受力形式，充分保证了桥梁通行效率和行车舒适性，很好解决了公路桥梁连续梁拼宽、错位拼宽等难点问题。此外，上海复培、上海瑞史坦环保科技、浙江宏日泰耐克、浙江固路交通科技、济宁聚丰、武汉源锦、中建西部研究院、广东冠生土木、湖南中路华程、佛山市交通科技、广州朋悦建材等企业也施工完成了一批UHPC湿接缝连接混凝土预制构件的工程，包括预制防撞墙连接，箱梁之间连接，桥面板或叠合梁桥面板连接，墩柱与基础、与盖梁连接，等等。钢-UHPC组合梁 (UHPC桥面板)2023年12月4日北京经济技术开发区文昌大道跨凉水河桥——文昌桥竣工 (见图17)。该桥采用提篮拱桥结构形式，拱肋全长约150m、高54m，桥面最宽处65.8m。桥面板为预制UHPC华夫板，跨径达5.0m。由北京市政总院设计，中铁十二局总包，武汉源锦建材供应UHPC预混料，北京燕通建筑构件公司承担UHPC桥面板预制生产。该项目在前期设计、试生产阶段在北京交通大学开展大量试验研究，并在中建技术中心进行了构件足尺模型试验，确保设计方案的安全性、合理性，充分验证了UHPC构件轻薄、高强且耐久的特性。图17：北京文昌大道跨凉水河桥 (照片引自[11])贵州德余高速乌江特大桥为上承式钢管混凝土拱桥，主跨 504 m，采用UHPC预制桥面板。桥面板UHPC使用5～8mm粗骨料 (用量 719 kg/m3) ，钢纤维体积掺量 2%，满足设计要求的强度和弹性模量指标。该项目使用UHPC共计1600 余 m3[12]，中交一公局四公司生产施工，中交公路长大桥建设国家工程研究中心技术支持。UHPC梁桥中路杜拉2023年为多个桥梁工程预制生产UHPC梁，如粤西旧桥改造UHPC工字梁 (广东省建筑工程机械施工公司施工)、高门桥UHPC工字梁 (广东冠粤路桥公司施工)、中开高速拓宽更换边梁UHPC-U梁 (中国水力水电第十四工程局施工) (见图18)，以及汕头牛田洋快速干道人行天桥 (达濠市政建筑公司施工) 和广花路过街人行天桥 (广州第三市政工程公司施工) 的UHPC-U梁。图18：UHPC梁桥的工字梁、U梁 (中路杜拉提供照片)UHPC塔梁结合段图19：沱江大桥塔梁固结段 (图片引自[13])位于四川简阳的沱江大桥是一座四边空间异型独塔双索面非对称混合梁斜拉桥，主桥长455m，南北引桥、主桥合计长度1010m。主梁标准宽度68m，最宽处位于主塔塔梁固结区，宽达79m，是世界上在建的最宽的斜拉桥。该桥建造的技术难度较大，体现在超宽桥面导致的结构超大横载，且塔柱承担全桥约90%荷载。为确保钢混组合段及塔梁固结区域结构安全，塔梁固结段采用RPC (UHPC) 制成混凝土箱梁形式主梁 (见图19)，位于上下塔柱之间，尺寸为49.4m×49m×4m。对RPC的力学性能要求：抗压强度≥140MPa，抗拉强度≥7.5MPa，用量6560m3。经过前期大量试验准备，该超大体积RPC结构在2023年8月19日顺利浇筑完成。这是迄今世界上最大的民用UHPC结构，由中国铁建大桥局、中建西部建设研究院和浙江固路交通科技施工。钢-UHPC桁架结构人行桥2023年12月竣工三迳村天桥 (广州市增城区) 是国内首座钢-UHPC组合桁架人行桥，桥面总宽度为4.5m (包括花槽)，主桥总长41.8m；两侧梯道的宽度为3.0m；桥下净高大于5.0m。主桥上下弦杆及横梁采用UHPC，腹杆采用钢结构；桥面板采用预制UHPC混凝土桥面板；钢混节点采用PBL+栓钉组合连接键。钢-UHPC组合桁架采用节段预制拼装的方法进行施工，构件在工厂预制并在现场吊装拼接 (见图20)。该桥由广州市增城区道路养护中心投资、广州市交通设计研究院设计、广州公路工程集团建造、中路杜拉预制UHPC构件、广东工业大学科技攻关 (复杂节点构造、UHPC收缩、抗剪承载力等)、广州诚信公路建设监理咨询公司监理。图20：钢-UHPC组合桁架人行桥(三迳村天桥) (图片引自[14])桥梁伸缩缝安装与快速维修公路桥梁伸缩缝破损是运营期间极易发生的病害之一，且维修成本高、对交通通行影响较大。吉黑高速 (全长151.6km) 地处黑龙江严寒环境，如何提升工程耐久性是吉黑项目的重点攻关方向。为提高桥梁伸缩缝耐久性和使用寿命，该项目在全线100m以上大桥伸缩缝使用UHPC安装，中交二航武汉港湾新材料有限公司施工。收到“调查表”中，UHPC安装桥梁伸缩缝的应用在增加，如浙江宏日泰耐克、上海瑞史坦环保科技等公司分别在宁波、上海完成了一些采用UHPC安装伸缩缝的工程 (见图21a)。这说明，采用UHPC提升安装桥梁伸缩缝的质量和使用寿命，越来越受到业界认可。此外，维修现有损坏的伸缩缝，且快速维修减少对交通的干扰，应用UHPC也是最佳方案。图21：桥梁伸缩缝安装与快速维修 (浙江宏日泰耐克、广州朋悦提供照片)广州洛溪大桥伸缩缝维修限制的总施工时间在7小时内，从晚上11点封路，第二天早上6点必须开放交通。广州朋悦建材应用自主研发的快硬UHPC预混料，达到了维修铺装后3小时开放交通的技术目标 (见图21b)。2023年还在中江高速海龙大桥、许广高速、淇澳大桥等交通系统的快速维修中成功应用。工字梁湿接缝UHPC小盖板 (免拆模板)中山市东环高速，设计先张法工字梁之间的湿接缝宽50cm，是高处施工作业安全的关键风险点。为简化桥面施工流程、全面降低施工的安全风险，保利长大四公司创新性地采用轻量化UHPC预制盖板 (100x63x2cm及100x85x2cm) 作为永久底模 (免拆模板) 进行桥面施工的新工艺。该项目需使用UHPC预制盖板约90万块，为此建立了自动化生产线，产能100万件/年，在2023年12月投产。此外，采用电动小车安装UHPC板，减少高空作业人员，提高施工安全性和效率 (见图22)。图22：工字梁湿接缝UHPC 小盖板生产与安装 (保利长大四公司提供照片)2、建筑应用建筑幕墙与外立面据不完全统计，2023年预制生产的UHPC建筑幕墙和外立面墙板超过36.8万m2。UHPC材料提高了建筑幕墙或外立面构件的设计制造自由度、安全性、轻量化和绿色化程度，正在获得越来越多的应用。以下是完成或参与单位通过 “调查表”提供的2023年完成的部分项目介绍及图片。华新亿吨砂工厂配套的中控楼，采用UHPC镂空板作为建筑外立面 (见图23)。UHPC板尺寸为1.6m x&...