一

UHPC概況

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete，UHPC)是指抗壓強(qiáng)度120MPa以上，具有超高強(qiáng)度、超高韌性和超長耐久性的水泥基復(fù)合材料。為保證UHPC具有優(yōu)越的力學(xué)性能，需極大地降低其孔隙率，使UHPC達(dá)到.緊密堆積狀態(tài)，因此配置UHPC時(shí)，多采用細(xì)骨料和顆粒直徑更小的礦物原料填充體系的孔隙，由于用水量較低，需加入高效減水劑保證工作性能。

二

材料特點(diǎn)

“超高性能混凝土”包含兩個(gè)方面“超高”。

1.超高的力學(xué)性能

通過添加鋼纖維，UHPC在擁有超強(qiáng)抗壓強(qiáng)度的同時(shí),兼具超強(qiáng)的韌性和抗折強(qiáng)度。UHPC與普通混凝土、高性能混凝土和鋼纖維混凝土的性能數(shù)據(jù)對比如下表所示，UHPC的力學(xué)性能指標(biāo)均遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)混凝土。2.超高的耐久性

大量試驗(yàn)研究與理論可證實(shí)，UHPC具有非常緊密的微觀結(jié)構(gòu)、很強(qiáng)的抗?jié)B能力和很好的抗凍融循環(huán)能力；UHPC不存在堿—骨料反應(yīng)、凍融循環(huán)和延遲鈣礬石生成的問題。在無縫狀態(tài)下，UHPC的耐水性、抗氯離子滲透、抗碳化、抗化學(xué)腐蝕等耐久性指標(biāo)與傳統(tǒng)混凝土相比有巨大提升。UHPC與普通混凝土、高性能混凝土和鋼纖維混凝土的耐久性數(shù)據(jù)對比如下表所示，UHPC的各項(xiàng)耐久性指標(biāo)均遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)混凝土。

三

UHPC發(fā)展及應(yīng)用推廣歷程

      丹麥學(xué)者Bache于1978年..提出均布超細(xì)致密體系至今，UHPC超高性能混凝土的研究和應(yīng)用已有40多年的發(fā)展歷程。截止2024年，全橋應(yīng)用UHPC材料的橋梁超過1000座。

四

UHPC在橋面鋪裝上的應(yīng)用

       近年來，UHPC 因其具有較高的抗壓、抗拉強(qiáng)度和良好的耐久性能，在舊橋加固中得到廣泛的應(yīng)用。采用 UHPC 對舊橋橋面鋪裝進(jìn)行改造，其加固層的厚度可以顯著減小，對結(jié)構(gòu)的自重增加有限，而且改造后的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較小，具有廣闊的應(yīng)用前景。 在橋梁鋪裝層改造層面，鋼—UHPC輕型組合橋面結(jié)構(gòu)改造應(yīng)用.為普遍。

主要病害

正交異性鋼橋面板主要病害：主要表現(xiàn)為鋼橋面板疲勞和鋪裝層破壞。

UHPC輕型橋面結(jié)構(gòu)形式

        利用UHPC混凝土的抗拉、抗折、抗裂、韌性好、耐久性優(yōu)異等特點(diǎn)，采用剪力釘與鋼橋面板連接。密集布筋、高溫蒸養(yǎng)等措施，提高橋面結(jié)構(gòu)層剛度和耐久性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層免維護(hù)、SMA磨耗層周期內(nèi)無需維護(hù)。

優(yōu)點(diǎn)（傳統(tǒng)橋面鋪裝VSUHPC輕型橋面鋪裝）

（1）組合結(jié)構(gòu)大幅度提高了橋面剛度，從而有效改善瀝青面層受力狀態(tài)；

（2）UHPC層為水泥基材料，溫度穩(wěn)定性好，改善了瀝青面層工作條件，大幅度降低了粘結(jié)層失效、車轍、推移等破壞風(fēng)險(xiǎn)；

（3）減小了鋼面板和加勁肋在輪載下的應(yīng)力，大幅提高了鋼橋面的抗疲勞壽命；

（4）UHPC結(jié)構(gòu)層具有高密實(shí)性及耐久性，與鋼橋面板等壽命，面板的防腐方面已不成問題。

實(shí)施要點(diǎn)及施工流程

      （1）采用半幅封閉半幅通行方式施工，按照施工期荷載變化在施工側(cè)進(jìn)行配重；

（2）澆筑時(shí)封閉交通，自跨中向兩端同步對稱澆筑；

（3）覆膜濕養(yǎng)24h后實(shí)施高溫蒸養(yǎng)。

五

UHPC規(guī)模化應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

1.UHPC產(chǎn)品材料及建造成本相對普通混凝土仍然偏高，UHPC材料市場上沒有成熟的定額，仍然需要按照市場詢價(jià)的方式進(jìn)行比選，這無疑給政府投資項(xiàng)目申請資金帶來了一定的阻礙。

2.目前涉及到UHPC的施工完成后的評定及驗(yàn)收，主要是依據(jù)各地的地方標(biāo)準(zhǔn)開展，沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.傳統(tǒng)振搗成型難以實(shí)現(xiàn)UHPC勻質(zhì)穩(wěn)定品質(zhì)需求，UHPC材料施工穩(wěn)定性有待提高。此外，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系嚴(yán)重制約UHPC超高力學(xué)性能發(fā)揮，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論無法精準(zhǔn)考慮UHPC應(yīng)變硬化特征，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及適宜結(jié)構(gòu)體系仍需完善。

六

UHPC未來發(fā)展

UHPC使水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性有了跨越式提高，并擁有獨(dú)特的韌性性能，能很好解決混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的“痛點(diǎn)”和“瓶頸”難題，具備技術(shù)突破性與重大進(jìn)步性的雙重特征。其既能使新建工程結(jié)構(gòu)耐久性及免維護(hù)服役壽命呈倍數(shù)提高，又能較完善地修復(fù)和保護(hù)老化或有缺陷工程結(jié)構(gòu)，使老結(jié)構(gòu)繼續(xù)長期安全地服役；此外，UHPC大幅度提升了水泥和鋼材的使用效率，使工程建設(shè)產(chǎn)生的碳排放、資源消耗、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展等環(huán)境指標(biāo)整體提升一大步。

目前，UHPC市場正處于穩(wěn)步增長期，未來將會進(jìn)入高速發(fā)展期，在市場接近飽和后發(fā)展將變得平緩。加拿大V H Perry先生對全球UHPC市場發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測，他認(rèn)為，“到2040年，全球?qū)HPC材料的需求估計(jì)每年為1000億美元，基于UHPC的工程建設(shè)，整體行業(yè)規(guī)?？蛇_(dá)每年1萬億美元”，具體如下圖所示。Perry先生預(yù)測在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和市場發(fā)展良好的基礎(chǔ)上，UHPC的高速發(fā)展期大約在10年后出現(xiàn)。