【中國(guó)低碳混凝土在行動(dòng)】超高性能混凝土擔(dān)綱中國(guó)橋梁工程建設(shè)
時(shí)間：2023-09-15 來源：中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì) 分享：
喜迎國(guó)慶74周年之際，中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)推出《中國(guó)低碳混凝土在行動(dòng)》系列報(bào)道。
在喜迎國(guó)慶74周年之際，中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)推出《中國(guó)低碳混凝土在行動(dòng)》系列報(bào)道。以高性能混凝土（UHPC）、生態(tài)混凝土、再生混凝土及混凝土行業(yè)消納大宗工業(yè)固廢和建筑垃圾等市場(chǎng)應(yīng)用成果為重，綜述中國(guó)混凝土與水泥制品綠色低碳發(fā)展的成就，傳播中國(guó)混凝土與水泥制品行業(yè)在國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程中的巨大產(chǎn)業(yè)價(jià)值。
8月19日，位于成都市的世界上在建的最大寬度獨(dú)塔混合梁斜拉橋——沱江大橋塔梁固結(jié)段完成超高性能混凝土（簡(jiǎn)稱“UHPC”）澆筑。大橋使用的超高性能混凝土達(dá)6560立方米，其單體構(gòu)件最大尺寸達(dá)4米×7米×48米，創(chuàng)下世界民用大體積超高性能主體結(jié)構(gòu)施工的新紀(jì)錄。全長(zhǎng)1010米的沱江大橋主梁最寬處79米，建成后將超過目前吉尼斯世界紀(jì)錄最寬斜拉橋——橋?qū)?7.3米的埃及萬歲大橋。
沱江大橋
“超高性能混凝土與廣泛應(yīng)用的普通混凝土相比，是鋼筷和普通木筷的區(qū)別。”在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)混凝土施工的中國(guó)鐵建大橋局項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，UHPC混凝土具有超高強(qiáng)度、高韌性和良好的耐久性等優(yōu)點(diǎn)，抗壓強(qiáng)度是普通混凝土的2-3倍，抗折強(qiáng)度是普通混凝土的4-6倍，斷裂韌性更高出百倍以上。“UHPC”以其超高強(qiáng)度、高韌性和良好的耐久性等優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為“低碳混凝土”的代表。沱江大橋建設(shè)中“UHPC”的優(yōu)異表現(xiàn)是中國(guó)低碳混凝土強(qiáng)勢(shì)助力國(guó)家重點(diǎn)橋梁建設(shè)的一個(gè)精彩縮影。2023年，中國(guó)以3.3萬座橋梁領(lǐng)跑世界橋梁工程。眾所周知，近年來，我國(guó)路橋建設(shè)以高質(zhì)量快速發(fā)展，成就舉世矚目。同時(shí)，繼中共十九大提出建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)后，中共二十大又明確提出，要加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)，這意味著我國(guó)建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)步伐再提速，這也就對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)、耐久和環(huán)保提出了新的挑戰(zhàn)。超高性能混凝土作為新一代高性能水泥基材料，具有超高的力學(xué)性能和超強(qiáng)的耐久性能，被稱為21世紀(jì)混凝土。它在新建結(jié)構(gòu)和既有結(jié)構(gòu)加固改造中的應(yīng)用，有望從源頭上解決傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)自重大、易開裂、耐久性不足、維護(hù)費(fèi)用高等共性難題，驅(qū)動(dòng)橋梁工程的高質(zhì)量發(fā)展。隨著UHPC應(yīng)用技術(shù)逐漸成熟，在我國(guó)橋梁、道路以及重大項(xiàng)目的建設(shè)上，它的身影也越來越活躍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年來國(guó)內(nèi)具有代表性的UHPC路橋有沾臨黃河特大橋。沾臨黃河特大橋總長(zhǎng)4530米，主橋采用80＋180＋442＋180＋80＝962米雙塔鋼-超高性能混凝土（UHPC）組合梁斜拉橋，主橋預(yù)制橋面板采用了自主研制的UHPC材料，形成了一整套材料驗(yàn)收及UHPC橋面板工廠化施工標(biāo)準(zhǔn)。其主橋鋼混組合梁精準(zhǔn)就位，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)橋梁領(lǐng)域首次帶UHPC橋面板大噸位、長(zhǎng)距離全斷面頂推施工全部完成，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)橋梁建設(shè)又一次全新跨越。沾臨黃河特大橋
杭瑞洞庭大橋。該橋是目前排名世界第二、中國(guó)第一的大跨徑鋼桁加勁梁懸索橋。其刷新多項(xiàng)技術(shù)工藝：首次在公路懸索橋上采用一種板桁結(jié)合型加勁梁新結(jié)構(gòu)，使得主梁用鋼量節(jié)省了12%，橋梁上部結(jié)構(gòu)自重減少了8%；首創(chuàng)“葫蘆形”錨碇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；發(fā)明一種超高韌性混凝土STC新材料形成的橋面新結(jié)構(gòu)等。而且杭瑞洞庭大橋橋面采用了鋼-超高韌性混凝土UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)，橋面剛度較傳統(tǒng)橋梁提高40倍，可實(shí)現(xiàn)橋面百年不開裂。咸陽市高科一路跨渭河大橋。該大橋是鋼-UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)橋面鋪裝工程，包括行車道鋼箱梁橋面超高性能混凝土（UHPC）組合結(jié)構(gòu)層施工，鋼-UHPC組合橋面結(jié)構(gòu)鋪裝總施工面積13000㎡。咸陽市高科一路跨渭河大橋
益陽青龍洲大橋。湖南益陽青龍洲大橋?yàn)閲?guó)內(nèi)首座鋼-UHPC組合梁雙塔自錨式懸索橋， 該橋鋼-UHPC組合梁預(yù)制在湘潭市UHPC預(yù)制基地內(nèi)完成，該基地是國(guó)內(nèi)建成的第一個(gè)橋梁UHPC裝配式構(gòu)件生產(chǎn)基地。益陽青龍洲大橋
云南省紅河特大橋。紅河特大橋設(shè)計(jì)速度為 80 km/h，橋面需具備高抗壓、耐疲勞的特性。該大橋上采用UHPC橋面鋪裝是國(guó)內(nèi)在自然養(yǎng)護(hù)條件下的UHPC組合橋面在超大跨徑懸索橋的首次應(yīng)用，也是首個(gè)成功案例。
云南省紅河特大橋
山東省臨沂市北京路沂河大橋。這座大橋曾于2022年9月29日榮獲吉尼斯世界紀(jì)錄“頂升長(zhǎng)度最長(zhǎng)的橋梁”稱號(hào)。建橋過程中，在老橋與新橋之間采用超高性能混凝土（UHPC）材料無縫拼接，頂升長(zhǎng)度創(chuàng)造了吉尼斯世界紀(jì)錄。
臨沂市北京路沂河大橋
十淅高速（湖北段）丹江口水庫特大橋。這座大橋是世界上最大跨徑部分地錨式混合梁斜拉橋。該橋采用雙塔雙索面部分地錨式鋼-UHPC輕型組合梁斜拉橋，全長(zhǎng)1076米，其中中跨760米主梁采用一種新型的鋼-UHPC輕型組合梁結(jié)構(gòu)， UHPC層與鋼橋面板之間通過剪力鍵（槽口型PBL鍵和圓柱頭焊釘）進(jìn)行連接。
廣州塔珠江兩岸人行景觀橋。該橋是世界上跨度最大、寬度最寬的曲梁斜拱人行橋。技術(shù)創(chuàng)新的最大亮點(diǎn)之一就是新材料超高性能混凝土UHPC在橋面的鋪裝和UHPC在關(guān)鍵重要拱腳部位的外包。開創(chuàng)了UHPC在防腐保護(hù)應(yīng)用的先河。
中山西環(huán)高速聯(lián)石灣大橋。這座橋應(yīng)用了當(dāng)前世界跨徑最大的UHPC簡(jiǎn)支梁（105米），UHPC鋼橋面總量超2.5萬平方米，是廣東首個(gè)UHPC雙層鋼橋、粵港澳大灣區(qū)最大的UHPC單體鋼橋面鋪裝工程。僅在抗壓強(qiáng)度上，與普通混凝土相比，中山西環(huán)路面項(xiàng)目研發(fā)的UHPC抗壓強(qiáng)度提升約3至5倍。
福州大學(xué)橋園人行拱橋。福州大學(xué)橋園人行拱橋?yàn)橹袊?guó)第一座UHPC拱橋。該橋主拱凈跨徑為10 m，拱肋采用等截面板拱，厚10cm，拱肋材料為UHPC。福州大學(xué)橋園人行拱橋
在中國(guó)由“橋梁大國(guó)”邁向“橋梁強(qiáng)國(guó)”的進(jìn)程中，低碳混凝土技術(shù)發(fā)揮重要作用。我國(guó)橋梁工程實(shí)踐證明，與普通混凝土相比，UHPC強(qiáng)度更高、更耐久；與鋼結(jié)構(gòu)相比，UHPC結(jié)構(gòu)抗疲勞能力更強(qiáng)。基于它特點(diǎn)，超高性能混凝土UHPC除了應(yīng)用在高速公路和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力面較大的橋梁上，還可以應(yīng)用在山區(qū)橋梁的橋墩上，起到包裹防護(hù)的作用，對(duì)加固橋墩很有好處。此外，超高性能混凝土的抗沖磨性也很好，未來有望在海洋環(huán)境中發(fā)揮作用，其高密度和耐久性可以保護(hù)跨海大橋的主體結(jié)構(gòu)。值得關(guān)注的是，在近年我國(guó)大橋建設(shè)過程中，運(yùn)用UHPC建筑裝配式混凝土橋梁正在成為新的趨勢(shì)。而裝配式橋梁建設(shè)的靈魂就是混凝土的創(chuàng)新“集成”。2023年８月中旬，記者采訪了我國(guó)裝配式橋梁專家、“2022年度中國(guó)混凝土與水泥制品行業(yè)杰出工程師”吳平平先生。吳平平說，“混凝土材料從長(zhǎng)期來看都是結(jié)構(gòu)工程師首選的建筑材料，中國(guó)混凝土行業(yè)還將長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展?；炷敛牧袭?dāng)前是資源消耗最大的材料之一，從可持續(xù)性發(fā)展角度，混凝土高性能化和生態(tài)化是當(dāng)前及今后的重要發(fā)展方向。生態(tài)混凝土是比較寬泛的概念，總體來說主要通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)：一是通過材料技術(shù)、制造技術(shù)、數(shù)智化技術(shù)的進(jìn)步，降低資源消耗、提升生產(chǎn)效率、降低能耗與碳排量；二是向高質(zhì)量與環(huán)境友好型發(fā)展，讓混凝土變得富有生機(jī)，改善人們的生活環(huán)境。近年來，混凝土在眾多方面取得了諸多突破性創(chuàng)新，如低碳混凝土、植生混凝土、清水混凝土、UHPC、輕質(zhì)混凝土等，在護(hù)岸支擋、路基邊坡、人工魚礁工程、海綿城市建設(shè)等所有的工程領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的綜合效益?！?/span>橋梁基建從現(xiàn)澆混凝土到工廠化裝配式混凝土，是一次跨越。在當(dāng)前，我國(guó)對(duì)橋梁的需求已不僅是跨越障礙的剛需，而是對(duì)高性能化橋梁的需求。而超高性能混凝土（UHPC）具有超高的力學(xué)性能和超高的耐久性能，能滿足橋梁高性能化的要求。2023年2月6日中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》。其中，第六章“提升建設(shè)工程品質(zhì)”中關(guān)于建筑材料有如下表述：“（十四）提高建筑材料質(zhì)量水平。加快高強(qiáng)度高耐久、可循環(huán)利用、綠色環(huán)保等新型建材研發(fā)與應(yīng)用，推動(dòng)鋼材、玻璃、陶瓷等傳統(tǒng)建材升級(jí)換代，提升建材性能和品質(zhì)。大力發(fā)展綠色建材，完善綠色建材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證評(píng)價(jià)體系，倡導(dǎo)選用綠色建材?！?/span>作為先進(jìn)水泥基復(fù)合材料，UHPC高度契合上述對(duì)建筑材料發(fā)展的要求。隨著國(guó)家工程建設(shè)挺進(jìn)“深海、深地、深空”和“極地、高原”等特殊環(huán)境，混凝土材料面臨的挑戰(zhàn)也前所未有。如何針對(duì)重大工程建設(shè)進(jìn)行混凝土研究是個(gè)重要課題。隨著低碳建筑在全球的興起以及我國(guó)“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的實(shí)施和《質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》的貫徹落實(shí)，具有顯著優(yōu)勢(shì)的超高性能混凝土UHPC，必將迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇，日后定當(dāng)在工程建筑中大放異彩。
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