赵筠:UHPC驱动工程结构再创新( 二 )


而由浙江舟山北向大通道公司、同济大学等单位完成的浙江省交通运输厅重点科技项目《超高性能混凝土提升跨海桥梁工程性能的应用研究》 , 在2021年7月进行了成果鉴定 。这个项目成果之一是设计、预制UHPC预制T型梁 。单榀梁最重约48吨 , 两辆汽车吊装就能轻松完成安装 , 大幅降低施工难度和安装成本 。
除了桥梁 , UHPC在建筑上的应用也越来越多 。对此 , 赵筠指出 , 在欧洲 , 轻量化楼梯是UHPC重要的建筑应用之一 。中建西部建设研究院、同济大学等多个单位 , 也设计研制了UHPC楼梯 , 将同样尺寸和功能楼梯的重量减小50%~70%(与钢筋混凝土楼梯对比) 。
当前 , 我国的建筑产业生产建造方式正处于转型升级阶段 , 住房城乡建设部正在推动发展工厂化预制生产、全新装配式集成部品部件和装配技术体系 。UHPC有助于建筑部品、构件实现轻量化、高品质、高效率和低资源消耗 , 还可用于构件节点连接提高结构可靠性和抗震性 。因此 , 在建筑领域 , UHPC有良好的应用技术发展潜力与市场发展空间 。另外 , UHPC在电力设施、轨道交通、市政工程等领域 , 也有一些UHPC产品或新结构设计与应用 , 如管廊隔仓板、排水管、永久 (免拆)模板、电杆等 。
当前面临哪些问题?
我国土木工程建设目前正处在大规模建设向建养并重转移阶段 , UHPC已经在新建高性能结构和既有结构加固改造中得到了应用 , 且呈现快速发展趋势 。
“虽然UHPC产业在稳步增长 , 但仍处于发展的初级阶段 , 还有很大的应用市场待开发、待发展 。”针对行业面临问题 , 赵筠表示 , 在桥梁领域 , 目前只有钢-UHPC复合桥面在新建和旧桥改造中得到较广泛应用 , 装配式桥梁结构连接、UHPC桥面板和大梁、混凝土-UHPC复合结构等应用 , 还有很大发展空间 。因此 , 在UHPC材料、创新性运用UHPC、先进的规范体系等方面仍然需要投入较大研发力量 , 推动 UHPC材料与结构向高质量、规模化运用方向发展 , 为我国土木工程的可持续发展和交通强国建设作出重要贡献 。
除此之外 , 从分会统计数据来看 , 2021年我国UHPC用量超过7万立方米 (不含未收集到工程用量) , 其中大部分使用UHPC预混料;生产了约15万根超高强预应力混凝土电杆 , 超高强混凝土用量达3万立方米 。虽然与2020年相比 , 我国UHPC用量增加了3万立方米 , 增幅为75% , 增幅较高 , 但从UHPC总用量及在水泥基材料中的占比来看 , 2021年UHPC的水泥用量 , 以2020年中国水泥产量23.77亿吨计算 , 不到我国水泥产量的0.003% 。我国的UHPC产业仍处于初期的或起步的发展阶段 , 市场规模还非常小 。
“怎么去营造一个好的、健康的发展环境 , 避免恶性竞争是当前面临的另一亟待解决的问题 。”赵筠指出 , 一定要明确UHPC界限 。当前标准《超高性能混凝土基本性能与试验方法》(T/CBMF 37/T/CCPA-7-2018)规定了UHPC材料的基本性能和要求 , 《超高性能混凝土预混料》(T/CBMF 96/T/CCPA 20-2020)则扩展到常用的、主要的新拌性能和硬化性能 。这些性能是UHPC材料目前发展阶段可以标准化分级与要求的性能 。除这些性能外 , 在实际工程应用中 , 可能会对UHPC提出更多方面的性能要求 , 如快凝快硬、高早强、低收缩或无收缩、高弹性模量、良好耐高温性能、高耐磨性能 , 以及更高抗拉性能或更低制备成本等 。因此 , 材料性能的提升与进步 , 将会长期是UHPC材料研究的主题 。
高质量发展 路还有多远?
“近年来 , 绿色建材在国内得到了大力开发 , 加上‘双碳’目标的提出 , 具有节材、节能和减排效果的UHPC迎来了最好的发展时机 。”赵筠表示 , 从20世纪80年代 , 我国开始了大规模基础设施建设 , 如今许多工程结构已经老化 , 存在缺陷或不能满足现在的安全标准 , 维修加固的需求将会越来越大 , 预期维修加固将成为UHPC的一个主要应用领域 。