当上个世纪九十年代初，湖南大学的邵旭东教授以8万块人民币一吨的价格，从国外买回来少量的钢纤维用作UHPC试验研究的时候，或许没有人会想到，在短短近30年的时间里，中国交通领域对这种新型材料的研究和工程应用所取得的成效，不仅对解决大跨预应力混凝土箱梁梁体开裂下挠问题和推动高性能UHPC桥梁结构的应用具有重大实际意义，同时对国内外UHPC发展应用具有良好的引导及推动作用。

　　前不久，在广东省建成的英德北江四桥和中山西环高速两个项目中，分别建成了跨径102米和105米的UHPC简支箱梁桥，超越了马来西亚跨径100米的UHPC简支梁桥。

　　作为国内唯二的大跨径UHPC公路简支箱梁桥（跨径超过100米），102米UHPC简支箱梁桥纵向采用大箱梁式小节段干接形式拼接施工，105米UHPC简支箱梁桥纵向采用小箱梁式大节段湿接拼接施工。建设单位保利长大工程有限公司二公司总工刘志峰表示：“UHPC能进一步减小构件的几何尺寸、减轻结构自重、提高结构抵抗使用荷载的有效性和增大桥梁结构的跨越能力。大跨径预应力混凝土梁桥中引入UHPC解决了主梁自重过大、主跨过度下挠和梁体开裂等问题。这两座桥涉及不同大块件拼接施工，其意义和代表性比较强，具有指导性。”

　　从国际视角来看，在过去的20多年时间里，UHPC在美国、欧洲、东亚、东南亚都有比较好的发展趋势。在桥梁工程方面发展最为迅速，其中美国在UHPC华夫型桥面板、UHPC预应力π形梁、UHPC湿接缝、UHPC 加固桥面等方面开展了研究和工程实践，目前应用UHPC的桥梁已达约350座，其中将UHPC作为现场预制RC构件的连接接头材料最为广泛；瑞士最早在2004年开始应用UHPC进行桥面板修复，到2020年应用了接近150座桥梁；法国于2001年建成了世界上最早的UHPC公路桥；马来西亚是将UHPC应用于桥梁上部主受力结构最多的国家，2010～2020年期间，已建成了超过120座桥。此外，UHPC在房屋建筑领域以装饰、造型等公共建筑的围护结构为主，也包括一些如楼梯等建筑部件、建筑小品等，得到了较好的发展。

　　而在研发起点稍稍落后的中国，UHPC一经被引入，即引起了学界的普遍兴趣。清华大学土木工程系教授，结构工程研究所所长樊健生介绍说：“国内关于超高性能混凝土的原材料、生产工艺、养护方式、力学性能、耐久性能、水化微观结构等进行了许多研究。在研发过程中，也不断总结成果和经验，近年来形成了以《活性粉末混凝土》 (GB/T31387-2015)和相关行业协会标准为代表的相关规范标准。”

　　随着研究的开展，UHPC所展现的超高强度和超长耐久性受到了工程界的关注，国内院校、研究机构和企业进行了极具建设意义的尝试和探讨，并逐步展开尝试性应用。

　　近10年来，UHPC在国内的研究和应用也同样进入快速上升期，目前仍在高速发展中。预计在今年9月份合龙的580米主跨的钢-UHPC组合混合斜拉桥（UHPC组合梁+混凝土梁）佛山富龙西江特大桥，则是进一步证明了国内在UHPC结构设计方法和相关施工工艺方面取得了较大进展，也预示了UHPC在国内桥梁领域不断拓展应用范围的趋势，包括UHPC预应力箱梁、UHPC拱桥、钢-UHPC组合桥、钢-UHPC组合桥面系等。

　　UHPC是一种创新型水泥基复合材料，具有极高的强度、高韧性和优良的耐久性。相较于传统的普通混凝土（NC）和高性能混凝土（HPC），UHPC在材料性能、耐久性和应用领域上具有更大的优势。超高性能一词指的是它同时具备超高强度、高韧性、低渗透性和高体积稳定性等卓越特性

　　UHPC是近三十年来最具竞争力的土木工程材料之一。它在全球范围内引起了广泛的关注和研究，并在许多国家进行了工程应用。虽然UHPC已经获得了工程师的认可，但从规模化应用的角度来看，它仍处于少量化应用阶段，尚未实现大规模应用。

　　然而，随着对可持续发展和高性能土木工程材料需求的不断增加，UHPC的应用前景非常广阔。由于其卓越的强度、耐久性和耐久性，未来UHPC结构体系将作为传统土木工程材料的重要补充，其可以与砌体结构、混凝土结构、钢结构、木结构、组合结构并列的第六大结构体系，在大跨度结构应用中，其可以与钢结构、组合结构并列，具有广阔的市场潜力。

　　与传统混凝土相比，UHPC具有更高的抗压强度、更好的耐久性和较低的渗透性。这使得UHPC在需要超高性能材料的结构中具有重要应用价值，如桥梁、隧道、楼宇、海洋工程等。同时，UHPC的优异性能还使得更轻、更薄的构件设计成为可能，从而减少使用的材料量和能源消耗。

　　然而，要实现UHPC的大规模应用，仍然需要解决一些挑战，如成本、可持续性和标准化等。随着技术的发展和经验的积累，这些问题将逐渐得到解决，并推动UHPC的进一步应用和发展。

　　超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）是目前混凝土材料中性能最为优异的一种，它具有超强的抗压、抗拉、抗、抗冲击等综合性能及出色的耐久性和耐磨性，因此在建筑、交通、水利、能源、环保等众多领域中得到了广泛的应用。

　　在桥梁建设中，UHPC通常用作桥梁零部件的制造，其中包括梁、柱、墩、梁、栏杆等。使用HPC制造桥梁零部件的优点包括：

　　1. 抗裂性能更好。UHPC具有更优异的抗裂性能，因此可以轻松抵御各种外界因素，例如荷载变形、温度变化、自然灾害等，同时UHPC还具有更好的抗震性能，阳光在地震发生时对桥梁整体的抵抗能力有很大提升。

　　2. 耐久性更好。相对于传统混凝土，UHPC会在施工过程中调整成分，从而使其更耐久。UHPC还可实现防水、防火、防腐和防撞，可以让桥梁更加安全和耐用，降低维护成本，带来更高的经济效益。

　　3. 承重能力更大。UHPC具有高强度和弹性模量，使得它在承载一个更大的荷载时不会发生破坏，能够在更大范围内进行设计。

　　4. 制造过程更加规范。UHPC的整个制造过程都是通过计算机控制的，这意味着它的制造过程更加规范。

　　在桥梁建设领域中，UHPC的使用能够明显提高桥梁的稳定性和耐用性，对整个工程具有深远的影响。此外，UHPC制造的桥梁零部件也可使设计变得灵活，能够进行更多的细化设计，进而推动桥梁结构的不断更新和优化。

　　1. 轻质化：UHPC可以通过优化配方和工艺，使其具备轻质化的特性。相比传统混凝土，UHPC的密度更小，重量更轻，这有助于减少建筑物自重对结构的影响，从而在一定程度上改善建筑的承重性能。

　　2. 细致化：UHPC的颗粒级配可调控性极高，可以实现更细致的构件制造。UHPC制件的形状和尺寸可以根据实际需要进行定制，从而实现更精准、更复杂的建筑结构设计和建造。这使得建筑师和工程师能够充分发挥创造力，实现更具个性化和艺术化的建筑设计。

　　3. 可塑化：UHPC的可塑性也是其在建筑领域中的重要特点之一。UHPC可以通过模具制作成各种形状的构件，例如曲线墙面、复杂的壁画、雕塑等。通过UHPC的可塑性，可以创造出更具观赏性和装饰性的建筑元素，为建筑增添独特的艺术魅力。

　　4. 节能和环保：UHPC在制造过程中，能够利用更少的水和能源，减少CO2排放。此外，UHPC的材料成分中通常不包含有害物质，对环境友好，符合现代建筑对环保和可持续发展的要求。

　　UHPC在建筑领域的应用为建筑设计师和工程师提供了更多的设计和施工选择。凭借其轻质化、细致化和可塑化的特点，UHPC可以为建筑带来更高水平的安全性、美观性和功能性。与传统混凝土相比，UHPC在建筑领域具有更广阔的应用前景。

　　1. 隧道衬砌：UHPC可以制作出更加耐久且抗腐蚀的隧道衬砌，从而使隧道更加牢固。UHPC材质的密度基本上与钢相当，可以承受更大的压力。同时，UHPC由于具有出色的防水和防霉功能，对隧道盖板进行了加强，提高了隧道的使用寿命。

　　2. 固结：采用UHPC制作固结材料，比传统固结材料效果更加良好，尤其是具有更强的耐久性和抗腐蚀性。固结材料的优异性能可以改善整个隧道系统的握固效果，使隧道更加安全稳定。

　　3. 砌块：UHPC制成的砌块不仅具有更高的抗压、抗弯、抗震性能，而且可以根据具体需要制作出不同的形状和大小，为隧道工程带来更多灵活和创新性的设计方案。

　　在隧道工程领域中，UHPC可以大大提高整个隧道系统的牢固性和耐用性，同时也可以带来比传统材料更高的经济效益。UHPC制品在制造过程中具有优异的可塑性和制造控制，能够提高施工效率，减少施工难度，降低生产成本和后续维护费用。因此，未来随着技术的不断进步和成熟，UHPC在隧道工程领域中的应用前景将越来越广阔。

　　曾几何时，UHPC作为新材料、新产品刚被推入市场时也面临过来自多方面的质疑。“因为很多人并不真正了解，会以为混凝土强度等级为C150的UHPC是一种非常脆的材料，不便于施工。”邵旭东教授如是说，“而且，新材料应用在工程项目上的效果到底如何，是需要时间来检验的，这种风险极高的事情，很少有人愿意为此承担责任。就像我们生病了去看医生一样，因为身体是自己的，所以我们肯定想找最好的医生来医治。”

　　而随着各科研院所和桥梁行业的研发、应用，终于促成了UHPC从实验室中的星星之火，逐渐演变成可以影响一省乃至全国行业发展的燎原之势。

　　时至今日，中国已有超过130座桥梁采用UHPC材料，其中约有50座桥梁主体结构（主梁、拱圈等）采用UHPC材料。2015年，中国颁布《活性粉末混凝土》设计规程，明确了UHPC的定义、制造方法、测试方法和质量控制。这使得UHPC不再是尚在开发中的建筑材料，而是成为可以使用的建筑材料。

　　最艰难的时刻已经过去，随即面临的问题是，如何在高速发展阶段保有可持续性的发展活力，让UHPC在更大范围的桥梁工程项目上被采用?

　　樊健生认为，UHPC应用中经常被质疑单价较高、施工工艺复杂、规范等配套体系尚不完善等。具体表现为，材料单价较高、性能稳定性不足、不蒸养情况下收缩较大、湿接缝区域构造复杂、预制构件加工和现场连接施工不便。他表示：“这些困难，既有技术层面的问题，需要通过企业和科研单位共同努力克服改进；但另外很大部分问题或困难，则需要全行业携手，在政策、规范，特别是行业认知等方面不断加以改进发展才能克服。例如，从全寿命周期综合效益成本角度分析，UHPC的经济性在很多工程中将会具有很大优势。”

　　持同样观点的田月强从更大范围的市场推广的角度，提出了5点UHPC在研发和生产中的改进建议：

　　对比早期，UHPC的成本虽然已大幅下降，但仍是一种昂贵的建筑材料，限制了其大规模的推广和应用，因此，需要研究和开发更为经济的UHPC，以及改进生产工艺，降低生产成本。

　　目前，UHPC的材料标准，包括团体标准、行业标准以及国家标准均相对完善，但结构设计、施工技术、质量检验、工程验收标准尚不完善。虽然中路杜拉国际工程股份有限公司主持编制的《无腹筋预应力超高性能梁桥技术规范》包含了结构全过程技术标准，但是其标准等级低，指导面窄，影响力有限。可喜的是，由湖南大学主持编制的《公路桥涵超高性能混凝土应用技术规范》、《钢-高韧性混凝土组合桥面设计与施工规范》交通行业技术标准近期将颁布实施。UHPC的快速发展，与完善的行业和国家层面的技术标准推进息息相关，完善的技术标准，是促进UHPC快速发展的关键一环。

　　UHPC虽然是一种水泥基材料，但与普通混凝土或钢纤维混凝土存在很大区别。例如，UHPC的搅拌设备需要更高的搅拌能和更高的搅拌速度；UHPC的水胶比低，外界环境因素易对UHPC质量产生较大干扰；UHPC包含较高体积掺量的钢纤维以及成倍于普通混凝土的收缩等。这些特点均需要较为精细的施工工艺控制。

　　随着市场和工程规模扩大，UHPC的产能需要引起足够的重视。当行业考虑UHPC进一步发展时，就必须与普通混凝土进行对比，需要着重考虑增加UHPC的生产线和设备，提升UHPC产能。同时需要确保供应链的稳定性和可靠性，以满足大规模工程项目的需要。

　　UHPC材料从发明到现在时间很短，其在市场上的应用还相对有限，对大部分的行业主管领导、结构设计师、技术人员、作业工人以及监督人员还很陌生。因此，加强对整个行业产业链上人员的培训和教育，提高他们对UHPC材料应用的理解和能力，是促进更广泛的市场推广和工程应用的一项重要工作。

　　在工程应用的层面，站在工程一线的刘志峰分享了成功修建UHPC桥梁的经验和思考：“我们要认识到，材料性能与结构性能不能画等号。优异的材料性能，必须合理地应用于结构中，才可以最大发挥UHPC的性能优势；另一方面，也应该结合结构性能要求，进一步调控UHPC的性能，降备成本。”

　　尤其是，UHPC不同于传统高强混凝土或纤维混凝土，不是传统意义上的高性能混凝土高强化，而是性能指标明确的新品种水泥基结构工程材料。因此，在结构设计中，也不宜仅仅利用UHPC的高抗压强度，简单地将传统箱梁截面做等比例折减。因此，后续的工程中应考虑结合UHPC的力学性能，发展以高安全性能、高施工性能、高使用性能、高耐久性能、高维护性能和高经济性能等为特征的高性能结构体系创新，实现UHPC的高效利用。

　　同时，UHPC作为一种新型工程材料，现阶段工程设计和性能检测都是参照普通混凝土规范进行，现有设计体系不能充分发挥UHPC性能方面的优势，相应的计算方法也不完善，应尽快编制相关的规范。

　　保利长大公司自2010年始，陆续完成了清远北江四桥UHPC钢桥面铺装（12000m2）、英德北江四桥102米跨径UHPC箱梁桥（2800m3）、中山西环高速105米跨径UHPC箱梁桥（780m3）、联石湾双层新型正交异性钢桥面一体化设计及UHPC铺装工程（26000m2）、A301军事工程（3800m3）等相关项目，并根据项目工程实际需求，对配套设备进行不断的更新迭代。其中，现已完成了新一代UHPC预混精细生产装备、全封闭高效环保变频湿拌装备、首创全断面摊铺整平一体化装备、设计基于LoRa技术的自动化数控高温蒸养装备等施工设备的研发。为同行业提供可靠、具有参考价值的施工经验，为国内外UHPC的研发提供实践支撑，更为国内外UHPC发展应用起到良好的引导及推动作用。

　　“UHPC在桥梁工程上的应用范围逐年扩大，这让我们对于未来突破常规材料在结构上的痛点和难点抱有更大的期望。”陈冠雄这样感慨道。

　　土木工程作为一门工程应用学科，其发展需要不断地在工程结构设计、工程实践、检验纠偏和实践验证几个步骤进行重复，通过不断的试错和纠偏，促进其快速发展。中国作为“基建狂魔”，有着国外所不具备的工程应用实践机会，有成为世界一流乃至世界领先的先天优势。

　　近两三年来，在全国范围内越来越多的大跨径桥梁采用了钢—UHPC组合结构作为主体结构，从南京长江五桥开始，到占林黄河大桥、德余高速乌江大桥、已开工建设的湖北百里洲长江大桥、观音寺长江大桥、兰州桑园子黄河大桥，其用量较桥面铺装大幅度提高。

　　其中，樊健生教授参与建设的桑园子黄河大桥70m跨引桥，采用UHPC华夫型桥面板和钢桁架组合结构，华夫板四点支承于钢桁梁上弦杆节点处，尽可能实现钢桁架理想受力模式。该结构形式在国内尚属首次，可充分发挥钢桁架和UHPC华夫板自重轻的优势，节约用钢量。在施工工艺上，钢桁架可整体顶推，华夫板在工厂预制，现场铺装，有效提高了施工效率。

　　UHPC材料的出现对于桥梁行业的发展具有重要意义，它可以降低桥梁的自重，提高混凝土结构的耐久性，实现在超大跨径桥梁、钢桥面铺装、预制构件拼装、抢修等桥梁工程领域的应用。另外UHPC材料在油气管道、核工业、市政工程、国防工程领域均有良好的应用前景。

　　同样值得关注的是，公路危桥改造、加固将是未来公路桥梁建设的一个重要方向，而UHPC的性能特征也将在这一领域内发挥重要作用。

　　田月强表示，在中路杜拉参与的广东旧桥改扩建项目中发现，目前普遍采用的粘贴加固体加固修复手段，存在易脱落、受力协调性差和受力机理不明确等问题，而采用的加大截面法加固修复手段，则存在加固体自重大、难以施工和加固修复效果欠佳等问题。

　　UHPC作为水泥基材料，可以实现加固体与被加固体同寿命，同时其与老旧混凝土的结合面粘结力可超2MPa，可以实现粘结界面强于母材。在危桥改造中，通过先进的无腹筋预应力设计理念、经济性的组合断面和标准化的结构形式，以及上部结构自重的大幅降低（30%-60%）而带来的对下部结构的节省，可以实现与常规结构在经济性上的竞争力。在加固应用中，UHPC的经济性主要体现在加固材料对原结构使用寿命的大幅提升与使用寿命覆盖，以及结构承载力的大幅提升，通过一次加固实现全寿命周期的经济性。

　　总体而言，通过对UHPC发展脉络和现状的观察和采访，桥梁行业对于UHPC的发展前景持普遍乐观的态度，认为UHPC工程实践的效果，为今后的桥梁建设带来了极其丰富的想象空间，相信随着相关主管部门的关注和扶持力度的增加、行业对UHPC领域研发力度的不断加大、中国制造业的全面发展、工业设备和生产工艺的升级、UHPC材料实现国产化、工程应用的范围扩大等有利因素的叠加，在自重和恒载减轻的情况下，更大跨径的梁桥、拱桥和斜拉桥的可能性在进一步放大，中国桥梁建设将向着高质高效的方向高速发展，中国桥梁技术的创新发展也将随之取得更加丰硕的成果。