超高性能水泥基材料(UHPC)技術交流會召開

來源:CCPA行業信息部[2019/07/02]

核心提示:2019年6月30日,第六屆“井岡山”論壇分論壇——超高性能水泥基材料(UHPC)技術交流會在江西南昌召開。交流會由中國混凝土與水泥制品協會主辦,中國混凝土與水泥制品協會UHPC分會承辦。

  2019年6月30日,第六屆“井岡山”論壇分論壇——超高性能水泥基材料(UHPC)技術交流會在江西南昌召開。交流會由中國混凝土與水泥制品協會主辦,中國混凝土與水泥制品協會UHPC分會承辦。

會議現場

  UHPC是目前水泥基材料研究、應用、創新和發展最具活力的領域。UHPC為水泥制品和工程結構的性能改善、壽命提升,為創造開發新產品或新結構,提供了性能更好的工程材料,在更高層次上滿足我們對工程、對結構、對產品的需求,如期望結構輕質高強、高耐久或長壽命、免維護,期望構件美觀、防火,期望工程綠色低碳、低資源消耗等等。中國混凝土與水泥制品協會UHPC分會秘書長趙筠在主持會議開幕式時介紹,此次交流討論的主旨為分享UHPC知識與經驗,啟發創意與創新,討論技術空白點與努力方向。


《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》新書首發儀式

  會議首先進行了《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》新書首發儀式,中國混凝土與水泥制品協會執行會長徐永模,中國混凝土與水泥制品協會UHPC分會執行理事長張國志、秘書長趙筠為與會代表贈書。


徐永模會長致辭

  徐永模會長為大會和新書首發儀式致辭。徐會長認為,在水泥基材料的高性能化進程中,和其他技術路線相比,UHPC在高性能減水劑的支撐下和對混凝土微觀結構力學的研究基礎上,是我們邁出的最堅實的一步,也是最具潛力的發展。目前,UHPC還有很多技術難題有待突破,其理論和實踐還遠沒有達到成熟階段,有關的研究方興未艾。今天的論壇就是一次前行中的交流,一次創新思維的碰撞。《超高性能混凝土基本性能與試驗方法》這本書的推出,也是對UHPC發展成果的一次檢閱。

  徐會長指出,UHPC突破了水泥基材料性能和應用領域的很多極限。無論是結構材料組分的復合,水泥基材料本身的性能、纖維增強的復合、還是與其他結構材料的“組合”,應該說都打開了許多發展空間,為我們創新者提供許多想象空間。目前UHPC在各種工程上的應用還只是開始,一旦UHPC的性能和優勢被認識,將很快形成UHPC的開發和應用高潮。希望UHPC的發展起始于國外,成長在中國,成就在中國!


張國志理事長主持上午上半部分的專題報告環節


趙筠秘書長主持開幕式

  同濟大學研究員王俊顏首先帶來專題報告《UHPC:結構隨“新/芯/心”而變》。分別從UHPC的“新/芯/心”三方面,介紹同濟大學UHPC創新團隊在過去五年內關于高應變強化型UHPC的材料結構一體化的主要研究和應用成果。


同濟大學研究員王俊顏

  王俊顏介紹,UHPC,結構隨“新/芯/心”而變,其“xin”包含了三層意義:(1)“新”——UHPC作為21世紀最有前景的新型結構材料,其材料“新”特性是結構應用創新的基礎;(2)“芯”——UHPC用于結構創新還需要建立相關的結構計算和設計方法,“芯”是指UHPC在不同應用領域的基礎理論體系、標準和規范;(3)“心”——對利國利民、環境資源保護的孜孜不倦的追求信念,從材料研究人員傳遞到結構研究人員,再傳遞到業主、設計&施工,多環節共同推動UHPC新型結構應用,踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念。


長安大學教授王春生

  長安大學教授王春生介紹《危舊混凝土梁橋的UHPFRC組合加固技術》。大量在役混凝土梁橋存在材料性能退化、承載能力降低、耐久性不足等問題,影響著交通線路的通行效率和安全。在此背景下,王春生團隊將組合加固理念與超高性能鋼纖維混凝土(UHPFRC)有機結合,開展了UHPFRC組合加固混凝土梁的加固后承載性能研究。對帶損傷混凝土橋梁的組合加固新技術進行了較為系統的試驗、理論與應用研究。實現了從模型梁、足尺梁到實橋應用的系列跨尺度研究。已成功實施了多座混凝土橋梁的組合加固工程,取得了良好的經濟效益。

  UHPFRC組合加固技術進一步降低加固重量,提升了加固后結構承受活載的能力;可有效減小加固混凝土尺寸、節省材料用量;UHPFRC抗彎拉能力高,在溫度、使用荷載等作用下不會出現開裂,可實現使用階段的全截面受力,提高了全截面剛度。


清華大學教授樊健生

  清華大學教授樊健生帶來《超高性能混凝土在工程結構中應用研究的幾點進展》報告。樊健生教授結合在多個科研和工程項目中的工作,對運用高性能混凝土材料來發展高性能結構的幾點進展和體會進行分享。樊健生教授指出,工程材料是工程結構技術進步的基礎和最重要推動力。結構工程研究和設計的核心內容之一,就是在經濟、技術、自然等條件限制下,針對結構在受力、施工、耐久等方面的實際需求,根據材料特征來盡量合理、高效地使用工程材料。

  樊健生教授介紹ECC在建筑結構中應用時總結,混合配筋ECC連梁抗震性能優越,耗能與變形能力相比混合配筋混凝土連梁和普通配筋ECC連梁顯著提高,且可少ー半箍筋;普通配筋EC連梁相比混疑土連梁損失控制能力更強,耗能與変形能力有所提高;混雜纖維相比PVA纖維ECC連梁承載力提高、性能有所改善。


廣東蓋特奇新材料科技有限公司研發總監劉福財

  上午下半場論壇由長安大學教授王春生主持。廣東蓋特奇新材料科技有限公司研發總監劉福財帶來《超高性能混凝土抗沖磨性能研究及試點工程應用》報告,分別通過研究背景、原材料及試驗方法、抗沖磨超高性能混凝土性能研究、抗沖磨超高性能混凝土材料試點工程應用、結論與探討幾個方面展開介紹。

  劉福財總結,通過對比試驗,研究了摻合料種類、骨料種類和纖維摻量分別對C130、C150、C170等級超高性能混凝土的抗沖磨性能的影響,并在綜合考慮工作性能、力學性能、抗沖磨性能條件下,得到較優配合比,為超高性能混凝土在水工建筑物的抗沖磨規模應用逐步奠定了一定基礎;通過對比C50抗沖磨鋼纖維混凝土、C50高性能混凝土、標養條件下不同強度等級的超高性能混凝土的力學性能及抗沖磨性能,可見超高性能混凝土具有超高的抗沖磨性能,其抗沖磨性能約為C50抗沖磨鋼纖維混凝土的20倍以上、約為C50高性能混凝土25倍以上;超高性能混凝土與普通混凝土界面具有良好的粘結性能,后續可用于水利修補及加固工程。


清華大學博士后黨爭

  清華大學博士后黨爭介紹《復材約束UHPC與ECC軸壓性能試驗研究》。黨爭介紹,以提升軸壓構件性能為目的,對復材(FRP)約束下的UHPC和ECC軸壓性能進行了試驗研究。研究結果表明,復材的約束作用使水泥基材料的軸壓性能呈現出強化行為。側向約束充足時,UHPC和ECC均可呈現出軸壓“強化”的行為特點;側向約束不足時,由于纖維“自約束作用”,UHPC和ECC更易出現應力下降;NC和ECC以“軸壓破壞”為主,UHPC以“壓剪破壞”為主;現有極限條件公式,不適用于ECC和UHPC。


與會代表向報告專家提問

  隨著混凝土材料科學的不斷發展,纖維增強水泥基復合材料正以不同的思路實現著混凝土性能的變革,為結構工程的創新提供著可能。超高性能水泥基材料(UHPC)以固體顆粒堆積密實度最大化為理念,將水泥基材料的抗壓強度提升至與鋼材同一數量級,在實現超高強度的同時,很好地解決了耐久性問題。工程水泥基材料(ECC)以增強水泥基體韌性為理念,實現了類似于延性材料的受拉擬應變硬化特性,極大地改善了筋材與水泥基體之間的協同工作性能。


廣州市玖珂瑭材料科技公司副總裁柯雄

  廣州市玖珂瑭材料科技公司副總裁柯雄介紹《UHPC結構與裝飾一體化應用》。柯雄分別介紹了UHPC概念、結構和構件的應用分類以及裝飾與結構一體化UHPC案例解析、應用價值、場景及實施、應用前景及挑戰等。

  柯雄認為,UHPC結構與裝飾一體化主要應用場景為對建筑造型和表觀質量要求較高的纖薄輕巧結構或構件,現階段主要包括:人行橋、屋面、陽臺和樓梯等,未來可望拓展至更多的應用領域。UHPC結構與裝飾一體化實施關鍵在于業主,建筑師,結構工程師,預制構件廠,安裝單位,UHPC材料提供商各方的充分討論和溝通,反復推敲和逐步完善方案,既能夠符合建筑師對造型及表觀質量的要求,又能夠保證結構安全性,同時在構件制作和安裝效率及成本方面得到有效控制。


南京倍立達新材料系統工程股份有限公司研發經理朱雪峰

  南京倍立達新材料系統工程股份有限公司研發經理朱雪峰帶來《UHPC,由內而外的美》報告,朱雪峰介紹了多個UHPC材料在建筑裝飾領域成功運用的經典案例,展示了UHPC材料由內而外的美。

  朱雪峰分享了經驗,從設計層面:1. 前期設計階段:產品與相關專業的技術配合問題,利用UHPC材料特性,確定產品的立面分格、施工節點和表面效果;2. 關鍵節點力學計算,并充分考慮現場施工條件;3. 引入BIM技術,建立多方協調配合機制。從生產層面:1. 原材料標準:原材料的優選和把控;2. 生產過程控制:生產思維的改變,要與GRC區分開來;3. 配套生產:根據項目實際施工進度和順序進行配套生產和發貨;4. 駐場代表制:可以安排駐廠品質人員監督,對進度和生產質量情況隨時把關。


湖南大學教授黃政宇主持下午上半場報告


武漢理工大學研究員余睿

  武漢理工大學研究員余睿首先帶來《UHPC的生態化發展與應用挑戰》報告,余睿分別從研究背景與意義、研究思路與框架、基礎理論研究、實際工程應用等幾個方面展開介紹。

  余睿基于其課題組近些年來在UHPC基礎理論與實際應用方面的研究成果,系統的對UHPC組成設計、功能調控、服役性能和微結構演變進行了介紹,提出了一種生態型UHPC材料的設計理念,并展示了該材料在我國重大海洋工程、國防工程中的應用成果。生態型UHPC材料的基礎研究框架:1. 低環境負荷制備;2.功能設計與調控;3.服役行為與延壽原理;4.可循環設計。


薩門特集團阿爾博波特蘭公司全球白水泥市場經理畢卓勤

  薩門特集團阿爾博波特蘭公司全球白水泥市場經理畢卓勤介紹《新一代超高性能混凝土》。畢卓勤介紹,AALBORG PORTLAND 母公司 CementirHolding 的創新團隊開發出了新一代的超高性能混凝土預拌材料(UHPC) ,其背后復雜的膠凝材料技術, 優化了材料混合物。這項技術是在 Cementir Holding的專利膠凝材料技術Futurecem的基礎上進一步的完善, 采用了水泥和混凝土行業已知的獨特膠凝材料, 該材料不受限于工業廢料的供應短缺問題,同時提供出色的火山灰反應。

  畢卓勤總結,通過新膠凝材料專利技術FUTURECEMTM的應用,開發出新一代UHPC。該材料開放時間長,1天強度高,收縮率低。此外,它符合或超過UHPC所有的相關要求,并滿足商業混凝土廠商及其操作人員的需求。由于極低的堿含量和氯化物含量,該材料適用于建筑和結構應用。全新的膠凝材料技術,為UHPC提供了有效的解決方案,滿足全球市場對創新材料的需求。是一種具有彈性、多功能性、可持續性的雙重功能性建筑材料。


江蘇蘇博特新材料股份有限公司高級工程師陽知乾

  江蘇蘇博特新材料股份有限公司高級工程師陽知乾介紹《UHPC制品用合成纖維的特性與應用》。陽知乾分別從研究背景、UHPC制品專用合成纖維的特性、合成纖維對UHPC性能的影響、合成纖維增強UHPC的應用實踐幾個方面展開介紹。

  陽知乾總結:專用合成纖維不銹蝕、優異的耐堿性、耐候性可與進口產品媲美的力學性能,是在UHPC制品中應用的重要前提;良好的分散,對工作性影響小,可確保UHPC拌合物滿足多種澆筑方式;適應自然養護、熱水及蒸養等多種養護方式,對抗壓強度略有提升,對抗折、韌性提升顯著;已經逐漸走向外墻裝飾板、城市家具、工藝制品等多領域應用。


紐約大學教授金偉華主持下午下半場論壇


  華東交通大學副教授任亮

  華東交通大學副教授任亮介紹《UHPC結構設計基本原理及工程應用》。任亮介紹,活性粉末混凝土RPC(Reactive PowderConcrete)至少可被認為是超高性能混凝土UHPC的一種,其研究始于1993年法國Bouygues實驗室。具有超高抗壓強度、高抗拉強度、良好的韌性、優異的耐久性、熱養護后的徐變系數約為0.2、熱養護后收縮很小等特點。

  任亮表示,RPC因其超高強度、高韌性、高耐久性可有效減輕結構自重、提高結構的承載能力和耐久性,可實現運營階段主體結構免維護。任何材料均有其自身的優點和不足及其合理的適用范圍,UHPC也不例外。


哈爾濱工業大學教授吳香國

  哈爾濱工業大學教授吳香國帶來《超高性能混凝土結構構件設計若干探討》報告,吳香國詳細介紹了協會標準《超高性能混凝土結構設計技術規程》內容以及編寫進程。圍繞UHPC材料力學性能、基本設計原則、構件受彎、受剪、受壓、受拉、局壓設計方法,以及構造設計和典型應用技術等方面的關鍵問題展開介紹,并結合現行國內外相關規范的條款對比分析。

  最后,會議進入交流討論環節,與會專家和代表圍繞“結構設計如何有效利用UHPC性能”主題展開了討論與交流。


(責任編輯:徐潔)

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