12月8日下午，2019中國混凝土與水泥制品行業(yè)大會系列活動之一，由中國混凝土與水泥制品協(xié)會和中國硅酸鹽學(xué)會主辦的第二屆中國混凝土大講堂在南京開講。本次混凝土大講堂的主題是“超高性能水泥基材料研究開發(fā)與工程應(yīng)用”。

會議現(xiàn)場

  本次混凝土大講堂經(jīng)專家委員會推薦和提名，確定報告主題內(nèi)容為超高性能水泥基材料研究開發(fā)與工程應(yīng)用，邀請在此領(lǐng)域做出突出貢獻的3位中外學(xué)者和專家開展學(xué)術(shù)與技術(shù)交流：法國帕特里克·馬扎卡內(nèi)先生、湖南大學(xué)道路橋梁系邵旭東教授、湖南大學(xué)土木工程學(xué)院黃政宇教授。

徐永模會長主持

  中國混凝土與水泥制品協(xié)會執(zhí)行會長徐永模主持大會并致辭。他介紹，中國混凝土大講堂創(chuàng)辦初衷有三：一是緊緊圍繞國內(nèi)外混凝土材料與工程發(fā)展的重大問題、發(fā)展前沿，開展學(xué)術(shù)技術(shù)交流；二是在全球范圍內(nèi)遴選國內(nèi)外在該領(lǐng)域最知名的專家學(xué)者作報告；三是代表組織者，中國硅酸鹽學(xué)會和中國混凝土與水泥制品協(xié)會，對受邀請專家所作出的突出貢獻進行表彰。

  第二屆中國混凝土大講堂的報告主題內(nèi)容為“超高性能水泥基材料研究開發(fā)與工程應(yīng)用”。超高性能水泥基材料是當前國際工程材料領(lǐng)域的研究和應(yīng)用熱點。近幾年來，超高性能水泥基材料的基礎(chǔ)研發(fā)、生產(chǎn)制備、成型工藝和裝備、產(chǎn)品工程應(yīng)用等多個方面都取得了一些重大突破，超高性能水泥基材料在產(chǎn)業(yè)化和工程化方面正處于大規(guī)模爆發(fā)式發(fā)展的前夕。

  帕特里克·馬扎卡內(nèi)先生（Patrick Mazzacane）是法國在超高性能混凝土施工工藝中有著豐富經(jīng)驗的知名專家。他曾是超高性能混凝土預(yù)制公司 BonaSabla 的主要負責人，之后擔任法國知名工程公司萬喜(Vinci Construction France)的超高性能混凝土分部總監(jiān)，并負責了一系列超高性能混凝土應(yīng)用的地標性建筑，例如，吉博恩茵體育場，地中海與歐洲文明博物館，以及蒙彼利埃高鐵站等等。在今天的演講中，他向大家介紹了自己長達三十多年的工程實踐和經(jīng)典項目案例。

帕特里克·馬扎卡內(nèi)先生（Patrick Mazzacane）

徐永模會長為帕特里克·馬扎卡內(nèi)先生頒發(fā)演講嘉賓榮譽證書

  在著名建筑師魯?shù)稀だ飭痰伲≧udy Ricciotti）設(shè)計的吉博恩茵體育場中，超高性能混凝土主要應(yīng)用于三大部分，一是超高性能混凝土鏤空面板在立面的應(yīng)用，確保了光線的通透明亮；二是立面與屋面之間的交界處的超高性能混凝土鏤空面板，實現(xiàn)了更高的鏤空率與更大的曲面；三是1600塊嵌入玻璃的屋面面板。整個項目采用了2.3萬平方米的超高性能混凝土做表皮，使整個場館輕盈明亮又通透。

 

吉博恩茵體育場

  位于法國馬賽的地中海文明博物館建成于2013年，由著名法國建筑師魯?shù)稀だ飭痰伲≧udy Ricciotti）設(shè)計，它背靠蔚藍色的地中海，為我們演繹了超高性能混凝土在結(jié)構(gòu)與美學(xué)上的完美結(jié)合。在晴朗的白天，陽光透過輕柔的蕾絲狀超高性能混凝土立面，在建筑內(nèi)部形成漣漪般的光影；到了夜晚，燈光透過扁平、輕薄的蕾絲網(wǎng)狀立面，將大海和天空渲染成蔚藍色，如同懸在海邊的一個鉆石平臺。

地中海文明博物館

  蒙彼利埃高鐵站由法國建筑師馬克·米姆拉姆（Marc Mimram）設(shè)計，2018年投入使用。它具有巨大的、葉子狀的雙曲線屋頂結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由超高性能混凝土制成的花邊表皮構(gòu)成，既可以遮風擋雨，滿足結(jié)構(gòu)需求，又允許光線通過，形成豐富的光影景觀，同時還承載了調(diào)節(jié)售票大廳內(nèi)氣候環(huán)境的風力系統(tǒng)。該項目具有濃厚的地中海地區(qū)特點，并且是世界上第一個將結(jié)構(gòu)和屋頂結(jié)合在一起的整體式建筑設(shè)計。

蒙彼利埃高鐵站

  邵旭東教授長期從事超高性能混凝土橋梁方面的研究工作，致力于用超高性能混凝土新結(jié)構(gòu)解決傳統(tǒng)橋梁的痛點難點；在國際上首次研發(fā)成功使用超高性能混凝土強化鋼橋面的核心技術(shù)，解決了鋼橋面疲勞開裂和鋪裝層破損的世界性難題，該成果已應(yīng)用于全國24省40余座大橋，包括滬通長江大橋、武漢軍山長江大橋、海南海文跨海大橋、洞庭湖大橋等特大型橋梁等，帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。他的演講題目是“面向需求的高性能橋梁結(jié)構(gòu)研發(fā)與應(yīng)用”。

邵旭東教授

徐永模會長為邵旭東教授頒發(fā)演講嘉賓榮譽證書

  我國的公路橋梁已逾86萬座，是名副其實的橋梁大國，但是我國橋梁病害多、壽命短的難題沒有解決，阻礙了中國成為橋梁強國。因此，研究組研發(fā)了面向未來的高性能橋梁新結(jié)構(gòu)，力求用超高性能混凝土的材料和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，來解決橋梁建設(shè)及養(yǎng)護的痛點，突破橋梁建設(shè)的技術(shù)瓶頸。邵教授介紹了基于UHPC的鋼-STC輕型組合橋面，該橋面首創(chuàng)了鋼-超韌混凝土STC輕型組合橋面結(jié)構(gòu)，提高局部剛度30倍以上，基本消除鋼橋面疲勞開裂風險，鋼橋面鋪裝的難題不復(fù)存在，可降低巨額換鋪裝成本。

 

  STC輕型組合橋面結(jié)構(gòu)于2011年首次應(yīng)用于廣東肇慶馬房橋，并與包括橡膠瀝青、日本環(huán)氧瀝青、英國夾心層、聚合物瀝青的4種不同技術(shù)進行了對比，結(jié)果STC輕型組合橋面保持完好，其它四種技術(shù)均發(fā)生了開裂和破損。目前，該項技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)涵蓋了四種基本橋型，梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋。包括主跨128米的五一大橋，主跨336米的滬通大橋天生港航道橋，跨徑 138-518米的7座斜拉橋，主跨518米的廣東汕頭礐石大橋等。

滬通大橋天生港航道橋

  邵教授詳細介紹了UHPC矮肋橋面板、鋼-UHPC輕型組合梁、UHPC新型接縫混凝土，UHPC華夫橋面板，并進行了抗彎性能、抗剪性能、自重與造價的對比。

 

  邵教授介紹，單向預(yù)應(yīng)力UHPC連續(xù)箱梁橋技術(shù)致力于解決PC連續(xù)梁橋開裂和下?lián)系碾y題，與傳統(tǒng)三向預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁相比，UHPC箱梁僅需縱向預(yù)應(yīng)力，采用UHPC薄型板件，可大幅度減輕結(jié)構(gòu)自重，設(shè)置密集橫隔板，以防止箱梁畸變、取消橫向預(yù)應(yīng)力、確保腹板穩(wěn)定性、防止承壓失穩(wěn)并方便體外預(yù)應(yīng)力的布置與錨固。單向預(yù)應(yīng)力UHPC箱梁的自重僅為傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力箱梁的40～50%，跨徑可拓展至500m，經(jīng)濟性優(yōu)于同等跨徑的斜拉橋和懸索橋。

 

  邵教授還介紹了30m跨徑無預(yù)應(yīng)力UHPC-NC組合梁橋的研究與應(yīng)用情況。

 

 

  黃政宇教授作為主要參與人發(fā)明了“鋼-超韌混凝土（STC）輕型組合橋面”，他主持開發(fā)的微膨脹型超高性能混凝土已在云南六庫怒江、湖北石首長江大橋和嘉魚長江大橋的鋼混結(jié)合段成功應(yīng)用；主持研發(fā)、設(shè)計的長沙市北辰三角洲橫四路跨街天橋，是世界上第一座全預(yù)制拼裝超高性能混凝土車行橋。

黃政宇教授

 

中國硅酸鹽學(xué)會秘書長譚撫為黃政宇教授頒發(fā)演講嘉賓榮譽證書

  黃政宇教授的演講題目是“超高性能水泥基材料及應(yīng)用”，他系統(tǒng)總結(jié)了50年來水泥基材料——混凝土技術(shù)的發(fā)展和超高性能水泥基材料的發(fā)展歷程，他認為，超高性能混凝土的性能特點不僅僅是超高的抗壓強度，還應(yīng)包括優(yōu)良的和易性，可自密實的工作性能、優(yōu)異的耐久性和超高的韌性(極限抗拉強度≥7MPa）。

 

  超高性能混凝土的力學(xué)性能，包括抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、變形性能、耐久性能等，中外標準根據(jù)不同性能建立了不同的分級體系。

  采用超高性能混凝土配置的結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)自重較小、韌性好、設(shè)計自由度大、耐久性高的特點，通過鋼混組合橋梁與UHPC橋梁的比較可以看出，超高性能混凝土結(jié)構(gòu)符合可持續(xù)發(fā)展的理念，可以廣泛應(yīng)用于各種輕型構(gòu)件如陽臺、樓梯、雨棚、外墻板等、大型公共建筑如歐洲地中海文明博物館、讓布安體育館等、建筑外裝飾立面如穿孔或格板系統(tǒng)、輕型遮陽系統(tǒng)、建筑外墻掛板等、建筑內(nèi)飾和城市家居景觀領(lǐng)域、預(yù)應(yīng)力UHPC樁(異形樁和板樁)、人行橋梁等、公路橋梁、房屋和橋梁結(jié)構(gòu)的濕接縫，以及防護工程、海洋工程、加固工程、電力工程等。

橋梁結(jié)構(gòu)的UHPC濕接縫

UHPC人行預(yù)應(yīng)力梁橋（ Herault)

UHPC城市家居

UHPC海洋工程

  目前，中國的超高性能混凝土已經(jīng)進行了20年左右的研究工作。在材料層面上，研究了UHPC的組成和配比設(shè)計、UHPC拌合物性能、硬化UHPC的力學(xué)性能、變形性能（塑性收縮、自縮、干縮）、耐久性能和長期性能、具有特殊性能（早強、低收縮、微膨脹、高耐磨等）的UHPC材料、養(yǎng)護方法對性能的影響等；在結(jié)構(gòu)層面上，研究了超高性能混凝土基本構(gòu)件（梁、板、柱等）的力學(xué)性能、鋼-超韌混凝土輕型組合橋面、鋼-UHPC輕型組合梁、單向預(yù)應(yīng)力UHPC連續(xù)箱梁橋等橋梁結(jié)構(gòu)體系、基于UHPC濕接縫的裝配式建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)、高性能巖錨體系、UHPC灌注的混合梁斜拉橋鋼-混結(jié)合段等、UHPC加固混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的受力性能。

  產(chǎn)業(yè)的發(fā)展引起了各級政府、大型企業(yè)的關(guān)注，已經(jīng)編制并正在編制相關(guān)的標準。截止目前，我國超高性能混凝土在建筑工程、橋梁工程和電力工程已有應(yīng)用，但大型結(jié)構(gòu)工程中還應(yīng)用不多，與國外相比，工程應(yīng)用仍有差距。我國基建規(guī)模大，部分工程所處環(huán)境嚴酷，工程疑難問題多，需求多樣，需求量大。而采用超高性能混凝土的結(jié)構(gòu)體系還有待進一步開發(fā)和拓展。

  最后，黃政宇教授強調(diào)，超高性能混凝土作為一類新型混凝土有著其特有的性能，不同于一般的普通混凝土和高性能混凝土，只要充分認識其材料特性，根據(jù)工程疑難問題，發(fā)揮優(yōu)勢，尋找適當?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域，一定能夠在我國得到較快的推廣應(yīng)用；超高性能混凝土的未來，取決于兩個方面，適宜的性價比是推廣應(yīng)用的前提，優(yōu)良的品質(zhì)是推廣應(yīng)用的保證。

  中國混凝土大講堂每年召開兩次，自發(fā)起設(shè)立以來，緊緊貼近中國和國際混凝土材料與工程發(fā)展的重大需求，聚焦國內(nèi)外混凝土材料科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域和最高水平，致力于引領(lǐng)和促進我國混凝土科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，并對混凝土領(lǐng)域相關(guān)的高校在校學(xué)生免費開放。第三屆中國混凝土大講堂將于2020年上半年舉辦。