赵筠:UHPC驱动工程结构再创新

本文转自:中国建材报
赵筠:UHPC驱动工程结构再创新
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【赵筠:UHPC驱动工程结构再创新】工程材料的发展是工程结构创新的重要驱动力 。作为先进水泥基材料 , 超高性能混凝土(UHPC)为宜业尚品、轻量化与耐久耐用工程结构提供了创新的源泉和空间 。
在过去的一年里 , 我国在桥梁方面的创新与应用、轻量化装配式建筑构件、标准规范体系建设等方面都取得了重要进展 。随着UHPC工程应用规模稳步增长 , UHPC为工程结构创新作出了巨大贡献 。
中国混凝土与水泥制品协会超高性能水泥基材料与工程技术(UHPC)分会秘书长赵筠长期从事促进或推动超高性能混凝土技术推广、工程应用、产品创新及标准化等方面的工作 。近日在接受本报采访人员采访时表示 , 随着研究的系统深入、标准规范体系的建立完善 , 在工程结构向大跨、轻型、耐久耐用方向发展过程中 , 以及在既有混凝土结构加固改造中 , UHPC将发挥越来越重要的作用 。
什么是UHPC?
“UHPC起源丹麦 , 自1979年申请第一个专利至今已经过去43年 。”谈到UHPC的发展赵筠表示 , 在UHPC发展的前25年 , 可能受专利约束 , UHPC研究仅限于少数企业、大学和研究机构 , 大多数工程技术人员对UHPC缺乏了解和认知 , 技术与应用发展缓慢 。2004年后的18年间 , 国际上包括我国的UHPC技术发展速度明显加快 , 大量企业、大学和研究机构的科研人员加入UHPC研究与应用开发的行列 , UHPC交流的平台也不断增加 。
我国UHPC的研究探索始于上世纪末 , 如今是水泥基材料研究、应用、创新、发展最具活力的领域 , 近几年工程应用呈快速增长趋势 , 已成为可工业化生产和商业化供应的工程材料 , 产品类型和应用领域在不断扩展 , UHPC结构设计方法、施工技术及标准规范正处于发展、建立和完善过程 。
“UHPC一般需掺入钢纤维或高强聚合物纤维 , 也被称作超高性能纤维增强混凝土 。它不同于传统的高强混凝土和钢纤维混凝土 , 也不是传统意义高性能混凝土的高强化 , 而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料 。”提到UHPC的性能和特点赵筠指出 , 与普通混凝土相比 , UHPC强度更高、更耐久;与钢结构相比 , UHPC结构抗疲劳、免维护优势更突出 。
UHPC优点非常多 , 最具代表性的有:超高强度与韧性 , 可以建造以前不可能的或新型轻质高强结构;耐久性大幅度超越传统的工程结构材料 , 使 UHPC结构具有超长工作寿命和低养护维修费用 , 获得比传统结构低的寿命周期成本;充分发挥 UHPC的性能优势 , 在一些场合应用 , 有可能降低结构或工程的综合建造成本;应用UHPC建造的结构 , 具有显著的节材、节能和减排效果 , 有利于可持续发展等 。属于现代先进材料 , 创新了水泥基材料与纤维、钢材的复合模式 , 大幅度提高了纤维和钢筋在混凝土中的强度利用效率 , 使水泥基结构材料的全面性能发生了跨越式进步 。
UHPC可应用在何处?
“钢-UHPC复合桥面可以大幅度提升桥面刚度 , 很好地解决‘钢桥面铺装破损’和‘钢结构疲劳开裂’两大钢桥痛点难点问题 , 是如今UHPC最有价值的应用之一 , 产生了很好的经济、环境和社会效益 。”提到UHPC在工程当中的应用时赵筠说 , 近年来 , UHPC在工程应用中取得了很大进展 。2021年8月底贯通的广东英德北江四桥非常值得关注 。其中保利长大承建的大站镇岸跨堤引桥是国内首座大跨径UHPC公路梁桥 , 由4幅102米跨径UHPC简支箱梁组成 。这个UHPC梁桥采用了湖南大学邵旭东团队研发的单向预应力UHPC薄壁连续箱梁新结构 , 首次将全新构造的密集横隔板UHPC薄壁箱梁结构应用于梁桥 , 是桥梁建设和UHPC梁桥发展的一次重大突破 。这项技术方案有望综合解决大跨径混凝土箱梁桥开裂和主跨过度下挠两大难题 , 并将简支梁桥的跨越能力扩展至100米 , 未来还有可能将连续箱梁的跨径提高至400米 。