超高性能混凝土（UHPC）具有超高的力学性能和超高的耐久性能，被认为过去三十年*优异的水泥基复合材料之一，能较好地适应当前土木工程结构大型化、复杂化的趋势，也能符合社会可持续发展对高性能材料发展要求。近年来，UHPC材料与结构已成为了热点研究方向，相关专利与论文数量呈指数型增长，UHPC应用数量、范围与地区不断攀升，各类规范与标准也在不断地制定与修订之中。本文围绕超高性能混凝土的研究与工程运用现状，梳理超高性能混凝土在桥梁工程、建筑工程以及防护工程等领域的应用现状，为超高性能混凝土材料今后进一步研发与应用提供参考。
1994年，Larrard与Sedran首次提出了超高性能混凝土UHPC（Ultra-High Performance Concrete）的概念。同年，法国的Richard报道了*具代表性的超高性能混凝土——活性粉末混凝土RPC（Reactive Powder Concrete），宣告混凝土进入超高性能时代。超高性能混凝土一经问世，便得到土木工程领域的广泛关注，近年来UHPC材料与结构相关研究发展迅速。图1基于文献数据库检索结果显示，从1996年至2019年国内外发表与UHPC相关的论文及申报的专利呈指数型增长趋势，UHPC的研究与应用已发展成为了土木工程领域的研究热点之一。在我国工程院战略咨询中心等单位发布的《全球工程前沿报告2018》中，超高性能混凝土与智能水泥基复合材料位列土木、水利与建筑工程领域前沿发展第2位。
尽管UHPC材料的研究日臻完善，但是UHPC应用仍然处于较为初级的阶段，在实际工程建造中离取代传统土木工程材料（如普通混凝土）仍有相当大的距离。制约其大规模化应用的关键之一是，当前UHPC应用中仍主要沿用传统混凝土结构形式与设计理论，难以充分发挥UHPC性能优势、获取性价比优异的高性能结构。
虽然这种混凝土具有高抗压强度，但韧性很差，且在制作过程中的能耗较高，难以应用于实际工程。20世纪80年代，丹麦学者研发成功DSP，加入了超塑化剂和硅灰，抗压强度可以达到345MPa，由于材料很脆，通常掺入钢纤维来改善其韧性。20世纪90年代，活性粉末混凝土（RPC）被研发成功，RPC是以DSP为胶凝材料，配以较小粒径、间断级配的石英砂和钢纤维所组成，抗压强度可达200MPa～800MPa，具有良好的施工和易性，便于实际工程应用。同时，法国Larrard等首次将基于DSP配制而成的混凝土材料统称为超高性能混凝土UHPC，此后这一概念被广泛采用。2000年以后，UHPC得到快速发展，性能不断改进，组分也不断优化，价格也逐渐降低，应用日趋广泛。近十年，UHPC的研究主要集中在如何充分利用UHPC性能特点创新结构形式、制定相关的设计与施工规范，为大规模化推广与应用提供基础。
在桥梁工程中，UHPC已被应用于主梁结构、拱桥主拱、桥面结构、桥梁接缝及旧桥加固等多方面。目前，将UHPC材料作为主要或部分建筑材料的桥梁主要分布在亚洲（东亚、东南亚）、欧洲、北美洲和大洋洲，包括马来西亚、中国、日本、韩国、越南、缅甸、法国、德国、瑞士、荷兰、奥地利、捷克、意大利、斯洛文尼亚、西班牙、加拿大、美国、澳大利亚、新西兰等国家。其中，马来西亚、美国、加拿大、中国、日本等国家应用UHPC材料的桥梁均在70座以上。在UHPC桥梁结构的应用和推广方面，仅马来西亚一国就已经建成150座UHPC桥梁（截至2019年底），绝大多数为主梁结构采用UHPC材料。北美洲（加拿大和美国）主要将UHPC材料应用于桥梁接缝，约有350座采用UHPC材料的桥梁，其中约有25座为主体结构（主梁）采用UHPC材料，其余均为将UHPC应用于桥面板接缝等局部构造。而中国目前约有80座桥梁采用了UHPC材料，其中约有20座桥梁主体结构（主梁、拱圈等）采用UHPC材料，其余主要用于钢-UHPC轻型组合桥面结构、现浇接缝、维修加固等方面。近年来UHPC在桥梁中的应用主要集中在亚洲，这与亚洲多国仍处于大规模基础建设时期有关，也与UHPC在这些国家具有相对较低的价格有关。
经过30年左右的发展，UHPC材料与结构研究已经深入到与之相关的方方面面。早期研究主要侧重UHPC自身材料层面，包括：组成和配合比、掺入纤维性能与影响、拌合物性能、力学性能、变形性能、长期性能、养护方法等方面。近期研究中，主要侧重UHPC结构研发与应用，包括：UHPC基本构件性能、组合构件与结构性能、连接构件性能、基于UHPC的既有结构加固，以及基于UHPC的新结构与新体系的研发。当然，由于UHPC具有面向需求的可调配性与可设计性，面向结构性能需求设计功能化的UHPC也是近期研究中的热点问题之一。就UHPC研究而言，总体上呈现出由UHPC材料研究向结构与应用研究过渡的特征。可以预见，这些研究都将推动UHPC材料的大规模化应用、结构范式的变革，以及高性能结构时代的到来。
UHPC超高性能混凝土在建筑结构领域也得到了较为广泛的关注。2001年美国伊利诺伊州，建成了18m直径的RPC圆形屋盖，设计中考虑了RPC优异的抗拉性能和延性。该屋盖用时11天现场拼装而成，采用钢结构，现场拼装大约为35天，使用RPC方案在获得良好性能的同时，也大大缩短了施工工期。该屋盖的设计因先进建筑材料与结构形式完美结合，获得了2003年Nova奖提名。相比其他国家，UHPC在法国建筑行业认可度更高，得到建筑师的普遍青睐。1998年，就在卡特农核发电厂中采用了预制预应力UHPC梁。此后，UHPC广泛运用于建筑幕墙、屋盖、外墙挂板中，如图5所示。在我国，深圳的超高层建筑“京基100”（京基金融中心）、杭州的余杭大剧院、宁波的未来城科普中心、南京雨花中学等结构中部分运用了UHPC材料。
总体上，相比桥梁结构，UHPC在建筑结构中应用相对较少，目前主要侧重中非承重装饰性构件上。这一现状的主要原因是：建筑结构相比桥梁结构跨越要求低，传统普通混凝土就能够较好地胜任，考虑价格因素等，一定程度上限制了UHPC在建筑结构上的应用。
