中国混凝土与水泥制品协会中国PCCP质量创新联盟

超高性能水泥基材料(UHPC)技术交流会召开

来源:CCPA行业信息部[2019/07/02]

核心提示:2019年6月30日,第六届“井冈山”论坛分论坛——超高性能水泥基材料(UHPC)技术交流会在江西南昌召开。交流会由中国混凝土与水泥制品协会主办,中国混凝土与水泥制品协会UHPC分会承办。

  2019年6月30日,第六届“井冈山”论坛分论坛——超高性能水泥基材料(UHPC)技术交流会在江西南昌召开。交流会由中国混凝土与水泥制品协会主办,中国混凝土与水泥制品协会UHPC分会承办。

会议现场

  UHPC是目前水泥基材料研究、应用、创新和发展最具活力的领域。UHPC为水泥制品和工程结构的性能改善、寿命提升,为创造开发新产品或新结构,提供了性能更好的工程材料,在更高层次上满足我们对工程、对结构、对产品的需求,如期望结构轻质高强、高耐久或长寿命、免维护,期望构件美观、防火,期望工程绿色低碳、低资源消耗等等。中国混凝土与水泥制品协会UHPC分会秘书长赵筠在主持会议开幕式时介绍,此次交流讨论的主旨为分享UHPC知识与经验,启发创意与创新,讨论技术空白点与努力方向。


《超高性能混凝土基本性能与试验方法》新书首发仪式

  会议首先进行了《超高性能混凝土基本性能与试验方法》新书首发仪式,中国混凝土与水泥制品协会执行会长徐永模,中国混凝土与水泥制品协会UHPC分会执行理事长张国志、秘书长赵筠为与会代表赠书。


徐永模会长致辞

  徐永模会长为大会和新书首发仪式致辞。徐会长认为,在水泥基材料的高性能化进程中,和其他技术路线相比,UHPC在高性能减水剂的支撑下和对混凝土微观结构力学的研究基础上,是我们迈出的最坚实的一步,也是最具潜力的发展。目前,UHPC还有很多技术难题有待突破,其理论和实践还远没有达到成熟阶段,有关的研究方兴未艾。今天的论坛就是一次前行中的交流,一次创新思维的碰撞。《超高性能混凝土基本性能与试验方法》这本书的推出,也是对UHPC发展成果的一次检阅。

  徐会长指出,UHPC突破了水泥基材料性能和应用领域的很多极限。无论是结构材料组分的复合,水泥基材料本身的性能、纤维增强的复合、还是与其他结构材料的“组合”,应该说都打开了许多发展空间,为我们创新者提供许多想象空间。目前UHPC在各种工程上的应用还只是开始,一旦UHPC的性能和优势被认识,将很快形成UHPC的开发和应用高潮。希望UHPC的发展起始于国外,成长在中国,成就在中国!


张国志理事长主持上午上半部分的专题报告环节


赵筠秘书长主持开幕式

  同济大学研究员王俊颜首先带来专题报告《UHPC:结构随“新/芯/心”而变》。分别从UHPC的“新/芯/心”三方面,介绍同济大学UHPC创新团队在过去五年内关于高应变强化型UHPC的材料结构一体化的主要研究和应用成果。


同济大学研究员王俊颜

  王俊颜介绍,UHPC,结构随“新/芯/心”而变,其“xin”包含了三层意义:(1)“新”——UHPC作为21世纪最有前景的新型结构材料,其材料“新”特性是结构应用创新的基础;(2)“芯”——UHPC用于结构创新还需要建立相关的结构计算和设计方法,“芯”是指UHPC在不同应用领域的基础理论体系、标准和规范;(3)“心”——对利国利民、环境资源保护的孜孜不倦的追求信念,从材料研究人员传递到结构研究人员,再传递到业主、设计&施工,多环节共同推动UHPC新型结构应用,践行“绿水青山就是金山银山”的理念。


长安大学教授王春生

  长安大学教授王春生介绍《危旧混凝土梁桥的UHPFRC组合加固技术》。大量在役混凝土梁桥存在材料性能退化、承载能力降低、耐久性不足等问题,影响着交通线路的通行效率和安全。在此背景下,王春生团队将组合加固理念与超高性能钢纤维混凝土(UHPFRC)有机结合,开展了UHPFRC组合加固混凝土梁的加固后承载性能研究。对带损伤混凝土桥梁的组合加固新技术进行了较为系统的试验、理论与应用研究。实现了从模型梁、足尺梁到实桥应用的系列跨尺度研究。已成功实施了多座混凝土桥梁的组合加固工程,取得了良好的经济效益。

  UHPFRC组合加固技术进一步降低加固重量,提升了加固后结构承受活载的能力;可有效减小加固混凝土尺寸、节省材料用量;UHPFRC抗弯拉能力高,在温度、使用荷载等作用下不会出现开裂,可实现使用阶段的全截面受力,提高了全截面刚度。


清华大学教授樊健生

  清华大学教授樊健生带来《超高性能混凝土在工程结构中应用研究的几点进展》报告。樊健生教授结合在多个科研和工程项目中的工作,对运用高性能混凝土材料来发展高性能结构的几点进展和体会进行分享。樊健生教授指出,工程材料是工程结构技术进步的基础和最重要推动力。结构工程研究和设计的核心内容之一,就是在经济、技术、自然等条件限制下,针对结构在受力、施工、耐久等方面的实际需求,根据材料特征来尽量合理、高效地使用工程材料。

  樊健生教授介绍ECC在建筑结构中应用时总结,混合配筋ECC连梁抗震性能优越,耗能与变形能力相比混合配筋混凝土连梁和普通配筋ECC连梁显着提高,且可少ー半箍筋;普通配筋EC连梁相比混疑土连梁损失控制能力更强,耗能与変形能力有所提高;混杂纤维相比PVA纤维ECC连梁承载力提高、性能有所改善。


广东盖特奇新材料科技有限公司研发总监刘福财

  上午下半场论坛由长安大学教授王春生主持。广东盖特奇新材料科技有限公司研发总监刘福财带来《超高性能混凝土抗冲磨性能研究及试点工程应用》报告,分别通过研究背景、原材料及试验方法、抗冲磨超高性能混凝土性能研究、抗冲磨超高性能混凝土材料试点工程应用、结论与探讨几个方面展开介绍。

  刘福财总结,通过对比试验,研究了掺合料种类、骨料种类和纤维掺量分别对C130、C150、C170等级超高性能混凝土的抗冲磨性能的影响,并在综合考虑工作性能、力学性能、抗冲磨性能条件下,得到较优配合比,为超高性能混凝土在水工建筑物的抗冲磨规模应用逐步奠定了一定基础;通过对比C50抗冲磨钢纤维混凝土、C50高性能混凝土、标养条件下不同强度等级的超高性能混凝土的力学性能及抗冲磨性能,可见超高性能混凝土具有超高的抗冲磨性能,其抗冲磨性能约为C50抗冲磨钢纤维混凝土的20倍以上、约为C50高性能混凝土25倍以上;超高性能混凝土与普通混凝土界面具有良好的粘结性能,后续可用于水利修补及加固工程。


清华大学博士后党争

  清华大学博士后党争介绍《复材约束UHPC与ECC轴压性能试验研究》。党争介绍,以提升轴压构件性能为目的,对复材(FRP)约束下的UHPC和ECC轴压性能进行了试验研究。研究结果表明,复材的约束作用使水泥基材料的轴压性能呈现出强化行为。侧向约束充足时,UHPC和ECC均可呈现出轴压“强化”的行为特点;侧向约束不足时,由于纤维“自约束作用”,UHPC和ECC更易出现应力下降;NC和ECC以“轴压破坏”为主,UHPC以“压剪破坏”为主;现有极限条件公式,不适用于ECC和UHPC。


与会代表向报告专家提问

  随着混凝土材料科学的不断发展,纤维增强水泥基复合材料正以不同的思路实现着混凝土性能的变革,为结构工程的创新提供着可能。超高性能水泥基材料(UHPC)以固体颗粒堆积密实度最大化为理念,将水泥基材料的抗压强度提升至与钢材同一数量级,在实现超高强度的同时,很好地解决了耐久性问题。工程水泥基材料(ECC)以增强水泥基体韧性为理念,实现了类似于延性材料的受拉拟应变硬化特性,极大地改善了筋材与水泥基体之间的协同工作性能。


广州市玖珂瑭材料科技公司副总裁柯雄

  广州市玖珂瑭材料科技公司副总裁柯雄介绍《UHPC结构与装饰一体化应用》。柯雄分别介绍了UHPC概念、结构和构件的应用分类以及装饰与结构一体化UHPC案例解析、应用价值、场景及实施、应用前景及挑战等。

  柯雄认为,UHPC结构与装饰一体化主要应用场景为对建筑造型和表观质量要求较高的纤薄轻巧结构或构件,现阶段主要包括:人行桥、屋面、阳台和楼梯等,未来可望拓展至更多的应用领域。UHPC结构与装饰一体化实施关键在于业主,建筑师,结构工程师,预制构件厂,安装单位,UHPC材料提供商各方的充分讨论和沟通,反复推敲和逐步完善方案,既能够符合建筑师对造型及表观质量的要求,又能够保证结构安全性,同时在构件制作和安装效率及成本方面得到有效控制。


南京倍立达新材料系统工程股份有限公司研发经理朱雪峰

  南京倍立达新材料系统工程股份有限公司研发经理朱雪峰带来《UHPC,由内而外的美》报告,朱雪峰介绍了多个UHPC材料在建筑装饰领域成功运用的经典案例,展示了UHPC材料由内而外的美。

  朱雪峰分享了经验,从设计层面:1. 前期设计阶段:产品与相关专业的技术配合问题,利用UHPC材料特性,确定产品的立面分格、施工节点和表面效果;2. 关键节点力学计算,并充分考虑现场施工条件;3. 引入BIM技术,建立多方协调配合机制。从生产层面:1. 原材料标准:原材料的优选和把控;2. 生产过程控制:生产思维的改变,要与GRC区分开来;3. 配套生产:根据项目实际施工进度和顺序进行配套生产和发货;4. 驻场代表制:可以安排驻厂品质人员监督,对进度和生产质量情况随时把关。


湖南大学教授黄政宇主持下午上半场报告


武汉理工大学研究员余睿

  武汉理工大学研究员余睿首先带来《UHPC的生态化发展与应用挑战》报告,余睿分别从研究背景与意义、研究思路与框架、基础理论研究、实际工程应用等几个方面展开介绍。

  余睿基于其课题组近些年来在UHPC基础理论与实际应用方面的研究成果,系统的对UHPC组成设计、功能调控、服役性能和微结构演变进行了介绍,提出了一种生态型UHPC材料的设计理念,并展示了该材料在我国重大海洋工程、国防工程中的应用成果。生态型UHPC材料的基础研究框架:1. 低环境负荷制备;2.功能设计与调控;3.服役行为与延寿原理;4.可循环设计。


萨门特集团阿尔博波特兰公司全球白水泥市场经理毕卓勤

  萨门特集团阿尔博波特兰公司全球白水泥市场经理毕卓勤介绍《新一代超高性能混凝土》。毕卓勤介绍,AALBORG PORTLAND 母公司 CementirHolding 的创新团队开发出了新一代的超高性能混凝土预拌材料(UHPC) ,其背后复杂的胶凝材料技术, 优化了材料混合物。这项技术是在 Cementir Holding的专利胶凝材料技术Futurecem的基础上进一步的完善, 采用了水泥和混凝土行业已知的独特胶凝材料, 该材料不受限于工业废料的供应短缺问题,同时提供出色的火山灰反应。

  毕卓勤总结,通过新胶凝材料专利技术FUTURECEMTM的应用,开发出新一代UHPC。该材料开放时间长,1天强度高,收缩率低。此外,它符合或超过UHPC所有的相关要求,并满足商业混凝土厂商及其操作人员的需求。由于极低的碱含量和氯化物含量,该材料适用于建筑和结构应用。全新的胶凝材料技术,为UHPC提供了有效的解决方案,满足全球市场对创新材料的需求。是一种具有弹性、多功能性、可持续性的双重功能性建筑材料。


江苏苏博特新材料股份有限公司高级工程师阳知乾

  江苏苏博特新材料股份有限公司高级工程师阳知乾介绍《UHPC制品用合成纤维的特性与应用》。阳知乾分别从研究背景、UHPC制品专用合成纤维的特性、合成纤维对UHPC性能的影响、合成纤维增强UHPC的应用实践几个方面展开介绍。

  阳知乾总结:专用合成纤维不锈蚀、优异的耐碱性、耐候性可与进口产品媲美的力学性能,是在UHPC制品中应用的重要前提;良好的分散,对工作性影响小,可确保UHPC拌合物满足多种浇筑方式;适应自然养护、热水及蒸养等多种养护方式,对抗压强度略有提升,对抗折、韧性提升显着;已经逐渐走向外墙装饰板、城市家具、工艺制品等多领域应用。


纽约大学教授金伟华主持下午下半场论坛


  华东交通大学副教授任亮

  华东交通大学副教授任亮介绍《UHPC结构设计基本原理及工程应用》。任亮介绍,活性粉末混凝土RPC(Reactive PowderConcrete)至少可被认为是超高性能混凝土UHPC的一种,其研究始于1993年法国Bouygues实验室。具有超高抗压强度、高抗拉强度、良好的韧性、优异的耐久性、热养护后的徐变系数约为0.2、热养护后收缩很小等特点。

  任亮表示,RPC因其超高强度、高韧性、高耐久性可有效减轻结构自重、提高结构的承载能力和耐久性,可实现运营阶段主体结构免维护。任何材料均有其自身的优点和不足及其合理的适用范围,UHPC也不例外。


哈尔滨工业大学教授吴香国

  哈尔滨工业大学教授吴香国带来《超高性能混凝土结构构件设计若干探讨》报告,吴香国详细介绍了协会标准《超高性能混凝土结构设计技术规程》内容以及编写进程。围绕UHPC材料力学性能、基本设计原则、构件受弯、受剪、受压、受拉、局压设计方法,以及构造设计和典型应用技术等方面的关键问题展开介绍,并结合现行国内外相关规范的条款对比分析。

  最后,会议进入交流讨论环节,与会专家和代表围绕“结构设计如何有效利用UHPC性能”主题展开了讨论与交流。


(责任编辑:徐洁)

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