一、上海复培科技的超高性能混凝土***UHPC***可以运用在哪些场景里

UHPC堪称耐久性好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗*性能。因此，UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗*结构(军事工程、银行金库等)和薄壁结构，以及用在高磨蚀、高腐蚀环境。目前，UHPC已经在一些实际工程中应用，如大跨径人行天桥、公路铁路桥梁、薄壁筒仓、核废料罐、钢索锚固加强板、ATM机保护壳，等等。

二、钢筋超高性能混凝土使用性能介绍

20世纪90年代，法国Richard等研制出一种新型建筑复合材料—活性粉末混凝土（reactivepowderconcrete，RPC）[1]，欧洲将纤维增强RPC称为超高性能混凝土（Ultra-highperformanceconcrete，UHPC），其具有超高抗压强度和耐久性，钢纤维的掺入改善了材料韧性，抗疲劳、抗冲击性能优良。与传统混凝土相比，UHPC构件的厚度和截面尺寸较小，减轻了构件自重。相同承载力要求下，高强钢筋替代普通钢筋可节省钢筋用量，并降低布筋难度。将高强钢筋用于抗裂性差的高强混凝土或普通混凝土，由于受到裂缝宽度限制，钢筋强度难以充分发挥[2]。由于UHPC具有良好的韧性和抗裂性，为高强钢筋的应用提供了有利条件。通过试验，明确高强钢筋UHPC梁的开裂弯矩、短期刚度及裂缝宽度的计算方法，能为实际工程应用提供依据。

1试验概况

1.1试验材料与构件制备

用超细水泥替代硅粉制备新型UHPC[3,4]，配合比见表1错误！未找到引用源。。其中，超细水泥52.5级，比表面积570m2/kg；42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积350m2/kg；S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积408m2/kg；40～70目天然石英砂；西卡高效聚羧酸减水剂，按固体掺量计算。UHPC的钢纤维体积掺率一般为0.5%～3.0%[5]，本试验按1.5%采用，钢纤维抗拉强度大于2850MPa，平均长度及长径比分别为10mm和60。采用搅拌机将拌合物搅拌均匀，搅拌完成后浇筑构件和试块，并振捣密实。拌合物流动性良好，易施工。待试件具有初始强度后拆模，并采用90oC蒸汽养护3d。构件的浇筑与养护见图1。试验得到的UHPC基本力学性能指标为：100mm边长立方体抗压强度平均值140.2MPa，100mm×100mm×300mm棱柱体轴心抗压强度均值115.1MPa，弹性模量Ec为50GPa。

1.2构件设计与试验方法

试验梁包括4根矩形梁和2根T形梁，梁长均为3200mm，钢筋采用HRB500级高强钢筋，沿梁底通长布置。加载装置与梁截面尺寸见图2，试验梁的实际安装情况见(a)矩形梁(b)T形梁图3。考虑到钢纤维的增韧作用，配置单排纵筋的梁均未配置箍筋，配置多排纵筋的梁每500mm设置一直径6mm的HPB235箍筋以固定纵筋，保护层厚度10mm。位移计布置在跨中、加载点和两个支座处，且跨中增设线性差动位移计（LVDT）精确测量试验梁跨中竖向位移。梁跨中UHPC表面沿截面高度方向及钢筋表面粘贴应变片。在各级荷载下，采用裂缝宽度观测仪测量梁体的裂缝宽度。试验梁的配筋率ρ、截面有效高度h0和换算截面抵抗矩W0见表3。

2试验结果

梁的荷载—挠度曲线见图4，梁纯弯段裂缝照片见图5。由荷载—挠度曲线可知，高强钢筋UHPC梁的挠度曲线与混凝土梁无本质区别，大致由开裂前、裂缝出现后至钢筋屈服和钢筋屈服后三阶段组成。第一阶段：加载初期，弯矩小，梁尚未开裂，表现出弹性变形特征，挠度随荷载线性增长，且梁的刚度不变。第二阶段：达到开裂弯矩后，梁刚度降低，挠度增长速度加快，曲线出现拐点。在纯弯段及加载点附近的梁底位置先出现裂缝，裂缝数量、宽度和高度均随荷载的增长而增加。继续加载，挠度进一步增加，纯弯段裂缝越来越密集，并且剪弯区也逐渐出现裂缝。

3开裂弯矩计算分析

水工混凝土及钢筋混凝土结构设计规范[7-9]中均以材料力学的开裂弹性计算公式为基础，即假定UHPC开裂时受压区和受拉区应力图形均为三角形，并引入截面抵抗塑性影响系数γ（弹塑性抵抗矩与弹性抵抗矩之比）进行修正计算开裂弯矩。(1)式(1)中，γ可选用混凝土类材料受拉区塑性化的应力图形进行换算，或使用数理统计方法确定[10],前者更为严谨；后者更为简便，且可满足应用要求。故本文选用第二种方法，即根据开裂弯矩和抗拉强度实测结果计算并拟合出其计算公式。本试验所用矩形梁截面尺寸和UHPC的抗拉强度测试方法与文献[6]相同，故采用该文献值和本文试验数据推出γ值，并进行分析。

文献[6]采用HRB400级钢筋，UHPC抗拉强度均值10.2MPa。回归分析可知钢筋级别对UHPC梁的γ值无明显影响。对于混凝土梁，计算时一般考虑截面高度而不考虑截面形状对γ的影响，因此本文中截面尺寸对γ的影响也近似认为由截面高度引起。分析发现UHPC梁的截面高度h在小于400mm时对γ有明显影响。由开裂弯矩和抗拉强度实测结果计算的γ及相应的拟合曲线见图6。由于配筋提高了材料的极限变形，强化了UHPC梁受拉区的塑化能力[11]，γ值随钢筋用量的增加而增大，并在配筋率达到0.025时趋于稳定。为便于计算和应用，文献[6,12]的γ曲线均采用二折线。对试验数据进行拟合分析发现，考虑截面高度和配筋率的影响后，γ曲线可按式(2)和(3)计算。

4短期刚度与挠度计算分析

4.1直接计算方法

4.1.1刚度计算公式的建立由材料力学和钢筋混凝土梁的刚度计算基本原理可知，高强钢筋UHPC受弯梁短期荷载作用下截面抗弯刚度Bsf可按下式计算：(4)式中，Es为梁受拉钢筋弹性模量；As为梁受拉钢筋面积；h0为截面有效高度；ψ为钢筋应变不均匀系数；η为裂缝截面处的内力臂系数；ζ为UHPC受压边缘平均应变综合系数；αE为梁受拉钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；ρ为梁受拉钢筋配筋率。4.1.2参数ψ、η、ζ的确定（1）受拉钢筋应变不均匀系数ψ由于钢纤维的加入可使构件裂缝变得更加细密均匀，故受拉钢筋应变不均匀系数ψ仍按《GB50010-2010》的关系式进行保守计算：(5)式(5)中，ρte为按有效受拉UHPC截面面积计算的受拉钢筋配筋率；σs为试验荷载下构件纵向受拉钢筋等效应力。

（2）开裂截面内力臂系数η试验结果表明，与钢筋混凝土梁相似，在使用荷载下，高强钢筋UHPC梁处于第二阶段工作状态，截面相对受压高度ξ变化很小，故内力臂增长不大。本次试验由实测截面应变得到的η值在0.81～0.91之间波动，其变化范围与钢筋混凝土梁区别很小，故可取与《GB50010-2010》相同的简化计算值0.87。（3）受压UHPC边缘平均综合应变系数ζζ=vξωη反映了四个参数对受压UHPC边缘平均应变cε的综合影响。(6)在正常使用阶段弯矩（0.5～0.8Mu）范围，UHPC的受压应力应变曲线处于线性上升段，该阶段弹性系数v（约为1）与应力图形系数ω（约为0.75）基本恒定，ξ随M的增长减小，η则随之变大，且ξ与η在该工作阶段的变化不大，两者作用的结果使M在使用荷载范围内对ζ的影响不大，故在挠度计算时可假定ζ与M无关，主要取决于UHPC强度、配筋率与受压区截面形状。

4.2简化计算方法

掺入钢纤维可使钢筋混凝土梁的刚度提高10%～40%[13]，可推断钢纤维的掺入也是强化UHPC梁刚度的主要因素之一。

4.3挠度计算结果对比分析

跨中挠度实测值与分别采用Bs、Bsf、Bsf1和Bsf2计算的挠度值对比见UHPC梁的短期刚度和挠度。相对而言，直接计算方法中各刚度参数均根据试验和分析得到，修正算法中的式(10)形式上较为简单，故推荐采用以上两种方法计算短期刚度。

5裂缝宽度计算分析

对于高强钢筋UHPC梁，决定裂缝宽度的本质特征仍是主裂缝间混凝土与钢筋的应变差，只是在UHPC基体开裂的基础上由于钢纤维的阻裂增韧作用降低了裂缝宽度，故UHPC构件的裂缝宽度以钢筋混凝土构件的经验公式为基础计算：本试验未考虑长期效应，故τ0（长期效应系数）取1，其余参数均按《GB50010-2010》取值并计算。分析发现，由于钢纤维的贡献，将计算的大裂缝值乘以0.7的修正系数后所得结果与实测梁底跨中纯弯段位置大裂纹宽度符合较好，其实测值与计算值之比的均值为1.0，变异系数0.038。

6结论

1）高强钢筋UHPC梁的正截面破坏过程与普通混凝土梁相似，但UHPC梁中钢纤维的承拉和阻裂作用使梁整体刚度得到了提高。2）通过拟合分析得到了钢筋UHPC梁的截面抵抗塑性影响系数，使用该系数计算的开裂弯矩与试验值吻合良好。3）分析并确定了高强钢筋UHPC梁的钢筋应变不均匀系数、开裂截面内力臂系数和平均综合应变系数，从而得到了高强钢筋UHPC梁的短期刚度计算公式。4）计算发现，计算钢纤维混凝土结构短期刚度的方法适用于高强钢筋UHPC梁。

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三、国内知名的商品混凝土公司

1.上海建工集团上海建工集团先后完成了杨浦大桥,徐浦大桥,东方明珠电视塔,金茂大厦等超高泵送混凝土,煤炭大厦,金茂大厦,新上海国际大厦等大体积高强混凝土,虹口足球场和浦东国际机场等PP纤维混凝土和清水混凝土等特种混凝土的开发与应用.先后创造出了上海混凝土施工的一系列高,大,深之的记录.集团主要公司情况如下:

(1)上海建工物资公司

上海建工物资公司(原上海住总物资总公司)是以商品混凝土科研开发,生产销售为主业,并以上海建工集团品牌优势和市场优势为依托,设备完善,技术先进,管理严密的国有企业.公司总资产7.5亿元,拥有中高级专业技术管理人员406名,年综合营业额6亿元,自1996年以来列历年上海工业销售收入500强,上海物资流通销售额50强.

公司拥有国家商品混凝土生产高资质等级——二级资质,年产商品混凝土设计能力超过300万立方米,日均配套生产能力达到1万立方米以上.公司现有2.0,3.0立方混凝土拌机共16座,均为机制式的德国斯达德,利渤海尔和意大利依柯玛品牌机.公司通过不断技术革新和科技进步,十分注重专业技术的研究和开发,拥有"C80高性能混凝土生产技术","大掺量FS高性能混凝土","预拌砂浆制备工法"等大量技术储备.

公司逐步完善了商品混凝土生产配套机制,拥有140余辆混凝土搅拌输送车;30余辆(17—37米)混凝土汽车泵和固定泵;10余辆大型散装水泥运输车;1家外加剂生产厂;1家专业泵,拌车修理厂;百余家砂石,水泥等原材料合格分承包商,通过集中调度的运行方式建立了稳定的供销渠道,为商品混凝土的生产供应提供可靠的保障.

(2)上海建工材料工程有限公司

上海建工材料工程有限公司是上海建工集团的全资子公司,注册资本为1亿元,年销售总额约20亿元,是目前上海规模大的商品混凝土专业公司.至2004年底,公司已累计生产销售商品混凝土4000万立方米,居全国同行业首位.

公司现有长桥,真如,申安,水上等四家大型直属搅拌站,同时投资控股浦新,浦莲,宏成,富康,南航,汤臣等六家大型商品混凝土公司.

公司具有建设部商品混凝土高资质,具备C20～C80混凝土的生产能力.公司配备商品混凝土搅拌楼20多座,装机容量为60多立方米,混凝土输送车300多辆,混凝土泵送车50多辆,商品混凝土设计年生产能力达到800万立方,日生产量可达3万立方米,小时出方量达3000立方米.

公司具有较强的商品混凝土生产配套能力.拥有亚洲地区规模大的碎石生产基地和亚洲地区设备先进的混凝土外加剂生产企业.

(3)上海建工建筑构件制品公司

上海市建筑构件制品有限公司是上海建工(集团)总公司下属的全资子公司.公司生产工艺先进,拥有众多机械化水平较高的各类专业生产线,具有一整套适宜预制构件,预拌商砼,成型钢筋的质量管理和质量运行保证体系,配备专业的中心试验室.

2.北京建工集团

北京建工集团有限责任公司是一家具有50多年历史的国有大型建筑企业,底蕴深厚.北京建工集团商品混凝土中心是北京建工集团的直属事业部,汇集了北京建工集团的优良资产,实力雄厚,专业设备国内一流.始终以业界领军的姿态,不断开拓进取,几年间迅速成为北京地区大的商品混凝土供应商.

北京建工集团商品混凝土中心下设建恒,建均,建强三个搅拌站.各站在管理上高度统一,原材料统一,配合比统一,设备资源共享.建恒站位于卢沟桥畔,紧临京石高速公路;建均站位于朝阳区百子湾,紧临东四环;建强站位于朝阳区豆各庄,紧临京沈高速公路.

建工商砼中心自行开发了一套生产调度管理系统,用来实行计算机辅助生产调度.选择佳的行车路线,确定短运送时间,并根据工地混凝土浇筑速度,输入计算机,由专业计算机软件辅助站内调度派车.拥有先进的GPS卫星定位导航系统,所有的混凝土运输车均适时调度,控制,提高效率,并做到无差错运送混凝土.先后为高碑店污水处理厂,国际饭店,西客站中国建设银行,东方广场,中服大厦等名优工程提供了优质的商品混凝土.设备状况:日大供应能力达1.5万m3,年生产能力200万m3.搅拌机10台,混凝土运输车150辆,泵车10台,其他辅助设备21台.

3.华润混凝土有限公司

华润混凝土有限公司是华润水泥控股公司附属企业,成立于1986年,公司主营业务为商品混凝土的生产与销售.

华润混凝土在中,港两地拥有十多间混凝土搅拌站,全部采用全自动生产线,年生产能力超过700万方,自有运输车达200多辆;产品涵盖普通混凝土,砂浆,喷浆及自流平,高抛免振,海工混凝土等系列高性能混凝土.

华润混凝土确立了"以点带面","稳定香港,发展内地"的发展战略,在稳定香港业务的同时,充分利用香港中港混凝土的技术和管理优势,与华润水泥协同发展,快速进入内地商品混凝土市场,形成独具特色的华润混凝土品牌,并通过合理布局和一体化统一管理,在区域市场形成竞争优势;业务发展到香港,深圳,东莞,南宁,佛山,北海,江门等地.

4.北京城建集团

北京城建集团是国家 120家大型企业集团试点单位之一,国有企业500强之一,国际225家大承包商之一.是以工业与民用建筑,市政,地下铁道,高速公路,深基础,机场,长输管线等工程施工为主业,并从事房地产开发,城市基础设施项目设融资及运营,工业生产,商贸流通,物业管理,旅游餐饮,外经外贸等多元经营的大型综合性企业集团.具有工程总承包,房地产开发,国际工程承包和进出口贸易的资质.

北京城建集团现有企事业单位218家,员工29000余人,总资产94亿元,净资产20亿元.拥有大批性能先进的施工设备,特别是近年来从国外引进了具有国际先进水平的大直径钻孔机,锚杆机,地下连续墙等深基础施工设备以及大型摊铺机,平地机,震动式压路机等高速公路施工设备,形成了地下地上技术完备,成龙配套的综合施工能力.北京城建集团在20多个省市承担有工程规划,设计,施工任务和房地产开发项目,承担高速公路工程300余公里.

5.江苏巨凝集团

江苏巨凝集团是常州地区规模大,实力强的建材供应商,专业生产和经营商品混凝土,石料,各种螺纹钢,线材等建筑材料,是江苏沙钢集团,江苏永钢集团,唐钢,日照,江苏兴澄特殊钢有限公司等常州地区的常年特约代理商.集团下设6个分公司:即常州市巨凝建材有限公司,常州巨凝混凝土有限公司,常州巨凝永恒混凝土有限公司,常州市奔龙物资有限公司,常州巨凝钢材销售有限公司,溧阳市巨凝矿山有限公司.集团拥有3个混凝土生产基地,11条全自动利勃海尔商品混凝土生产线,公司现装配有配套进口的五十铃搅拌车120辆,国际上先进的沃尔沃12方搅拌车5辆,德国原装进口施维英汽泵5辆,固定泵5辆,汽泵7辆等先进设备,具有日产15000立方,年产500万立方商品混凝土的能力(三个混凝土生产基地具有同时施工300万平方米的施工能力).矿山装备全套进口先进设备,生产石子经过淘洗设备多次淘洗其颗粒级配,含泥量,压碎值等指标都属于I类产品,年生产石子能量300万吨,是江苏省大采石矿和江苏地区一流的建筑材料供应商.集团先后为金色新城,都市桃园,天王堂,市政府广场,奥林匹克花园,时代广场,九洲广场,国贸大厦(常州高层),香江华廷,鹏欣丽都,中创时代等30多个常州市标志性建筑和名优工程提供了优质的商品混凝土.

6.苏州永盛混凝土有限公司

苏州永盛混凝土有限公司是由苏州凌云混凝土制品有限公司和香港博缘有限公司共同投资于2001年12月29日开始兴建的中外合资企业.公司总部位于苏州市吴中区西跨塘,占地60亩,南邻苏胥运河,背靠苏州金猫水泥有限公司,公司出口处在苏州新区干道长江路和苏福路交叉口,给大吞吐量的原材料和商品砼的运输带来便利.

公司创建后,经过18个月高速成长,不仅总公司商品砼生产规模从初始时的50万m3/年发展到110万m3/年,还相继投资建立了设在唯亭镇年产120万m3的苏州工业园区分公司,设在吴江远东工业园区年产60万m3的吴江分公司,并在无锡市,江阴市也设立了60万m3/年生产规模的砼公司.

生产装备方面总有意大利产自动控制3 m3/次搅拌楼14座,37 m泵车34台,8 m3砼搅拌车170辆,装备水平和规模均在同行业中占居领先地位.

先后为市政府重点工程:相门桥立交系统,人民桥,竹园桥,宝带西路桥,友新高架桥,南环高架路等项目中提供优质商品砼.

7.上海嘉华混凝土有限公司

嘉华集团在上海成立上海嘉华混凝土有限公司,以配合集团在国内其他相关的投资业务.1995至2000年期间,嘉华建材先后在上海成立了7间混凝土合营企业,包括上海宝嘉混凝土有限公司,上海港汇混凝土有限公司,上海信财混凝土有限公司,上海嘉富混凝土有限公司,上海北蔡混凝土有限公司,上海嘉建混凝土有限公司,上海嘉申混凝土有限公司,全部由上海嘉华混凝土有限公司负责统筹营运.

现时嘉华建材在上海设有8间商品混凝土搅拌站,总年产能力超过150万立方米,并拥有一支共90辆搅拌车和16辆泵车的庞大泵运队伍.由于该公司在生产设备,运输,泵送能力及质量保证方面都达到专业水平,1998年获中国政府颁发上海市商品混凝土企业「一级资质」证书,成为上海8家拥有此证的预拌混凝土供应商之一.

8.四川华西混凝土工程有限公司

公司是四川华西集团有限公司的控股子公司,主要从事商品混凝土生产,水泥销售业务,年商品混凝土生产能力200万立方米,年水泥供销能力20万吨,资产总规模约2亿元,目前是西南地区大的商品混凝土生产企业.

公司于2000年7月完成现代企业改制.公司具有租赁分公司,散装水泥供应站,专业化泵送队,重型汽车大修厂各一个.公司自1988年在西南地区首家推出商品混凝土以来,为成都市近一千二百项工程供应混凝土1000余万 m3,其中有成都市地铁工程,成都机场,世纪城,天府隧道,中海格林威治城,城市之心,民兴大厦,王府井商城,顺城街改造,川信大厦,中行大厦,光大金融中心,加州国际会展中心,四川电视塔,省邮政网管中心,高新商务广场,高新天府科技园片区工程,老南门高架桥,东城根街下穿隧道等大批重点工程,并在成都创造了日产6400 m3,月产140000 m3,一次性泵送高度164.7米,一次性浇筑14000 m3底板的行业记录

9.新航控股集团

新航控股集团是以预拌混凝土产业为主,集建材,矿山,运输,科工贸于一体的大型综合施工企业,所属北京新航建材有限公司(机场搅拌站和通州搅拌站)等大型搅拌站,分布在北京市城区和周边地区,拥有先进的生产设备和配套的运输罐车,泵车.是目前北京市产量高,品种多,供应覆盖面积大,设备保障能力强,国内技术领先的混凝土企业.集团研制成功的C60,C80高强混凝土,C100高性能混凝土,免振捣自密实混凝土,清水混凝土,钢纤维和聚丙烯纤维防裂抗渗混凝土,复合掺合料混凝土,大体积混凝土,防辐射混凝土,重混凝土,彩色混凝土,轻骨料混凝土等特种混凝土曾成功地应用于地铁4#,5#,10#线,国家游泳中心,奥林匹克会议中心,美国驻华大使馆,**电视台,首都国际机场等重点工程.

新航搅拌站位于顺义区,通州区与朝阳区之三角地带,北临首都机场距机场高速2公里,极具交通便利和市场无限之优势.

生产全过程采用计算机智能化网络系统管理,搅拌站采用世界先进水平的德国产BHS3 m3/h两套设备(设计生产能力180 m3/h/台,日产6000 m3)及BHS2 m3/h设备一套.公司配备混凝土搅拌运输车35台,搅拌车以德国奔驰,瑞典沃尔沃,日本五十铃为主;汽车泵及拖泵以德国大象,施维英,瑞典沃尔沃,中国江麓为主.

10.新疆西部建设股份有限公司

新疆西部建设股份有限公司是由新疆建筑行业骨干企业新疆建工(集团)有限责任公司为主发起人,联合新疆八一钢铁集团有限责任公司,新疆天山水泥股份有限公司等五家公司共同发起设立的拥有预拌混凝土行业国家高等级资质的现代股份制企业.截止2005年12月31日,公司总资产规模达5.1亿元,净资产2.9亿元,是目前西北大从事预拌混凝土生产的专项企业.

****现有商品混凝土生产企业11家,近三年来****混凝土市场总需求量为163.5万立方米,208.4万立方米,241.6万立方米,其中公司近三年生产销售混凝土为107.6万立方,125.4万立方,156.2万立方米,公司产品始终占据****市场份额的60%左右.2004年,2005年公司又先后在库尔勒,奎屯等地独资,合资建设了混凝土公司,使公司混凝土产量在全疆的市场份额达到了50%左右.2003年,2004年,2005年公司主营业务收入均在3亿元以上,净利润保持在5000万元左右.

公司现有混凝土生产能力可达280万立方米(含库尔勒,奎屯分公司),拥有具国际先进水平的单线生产能力可达180立方米/小时的生产线,各类大型机械设备200余台(辆),包括国内大的单车容量达12立方米的混凝土搅拌运输车辆,臂长47米,回转达360度的西北第一泵等设备.公司目前大混凝土泵送率达每小时3000余立方米,大泵送高度350米,大水平泵送距离1500米,处于西北第一,国内先进水平.

公司先后承担了新疆邮电二期枢纽工程,乌市国际机场,自治区人大**会办公楼,中国西部第一高楼中天广场,新医路立交桥,乌吐大高速公路,金融大厦,建行综合楼,****外环路工程等大型重点工程的混凝土供应任务.