超高韧性水泥基复合材料寿命周期成本评价(附件)
混凝土是工程建设应用最广泛的基本工程材料。常规混凝土的使用存在一系列问题，很难满足目前及将来工程建设的需求（例如工程抗爆、装配式建筑及3D打印等）。徐世烺教授等利用PE或PVA短纤维研配的“超高韧性水泥基复合材料”成功地弥补了混凝土类材料的不足，在工程应用中的前景十分广阔。但是，超高韧性水泥基复合材料在建设期的成本远高于常规混凝土，如果仅仅以建设期的成本评价是不准确、不客观的。所以，对多个备选方案开展全寿命期成本评价是十分必要的。 首先，本文在文献资料的基础上对超高韧性水泥基复合材料的功能性进行归纳与总结。其次，本文在寿命周期成本和经济学相关理论的基础上,建立寿命周期成本的最小化模型。在此基础上,提出了寿命周期成本最小化条件下的寿命周期成本评价模型的理论方法。接着，本文对寿命周期成本与价值工程关系进行了探讨，初步构思了全面价值管理方法。最后，运用本文提供的理论及方法对两个实例进行对比分析：实例1:海洋工程中，普通钢筋混凝土结构与超高韧性水泥基复合材料结构的全寿命期成本比较；实例2：传统混凝土桥面与超高韧性水泥基复合材料桥面的全寿命期成本比较。并通过全面价值工程对方案的优缺点进行了分析。2个实例都表明：虽然在建设期超高韧性水泥基复合材料的成本较高，但是全寿命期超高韧性水泥基复合材料的成本小于等于传统混凝土材料，如果以全面价值工程理论分析，使用超高韧性水泥基复合材料的方案远远优于使用传统混凝土材料的方案。 本文的研究对工程中使用新材料的评价有着一定的参考价值。同时，对超高韧性水泥基复合材料的推广有着一定的意义。 关键词 超高韧性水泥基复合材料，寿命周期成本，价值工程，全面价值管理目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状 1
1.2.1 超高韧性水泥基复合材料的研究现状 1
1.2.2 寿命周期成本评价的研究现状 2
1.3 研究目的及意义 2
1.4 研究内容 3
2 超高韧性水泥基复合材料的概述 4
2.1 超高韧性水泥基复合材料的定义 4
2.2 超高韧性水泥基复合材料的基本力学性能及材料特性 4
2.2.1 抗剪性 4
2.2.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1
1.2.2 寿命周期成本评价的研究现状 2
1.3 研究目的及意义 2
1.4 研究内容 3
2 超高韧性水泥基复合材料的概述 4
2.1 超高韧性水泥基复合材料的定义 4
2.2 超高韧性水泥基复合材料的基本力学性能及材料特性 4
2.2.1 抗剪性 4
2.2.2 抗冲击性 5
2.2.4 弯曲性 6
2.2.5 断裂特性 6
2.2.6 约束收缩特性 6
2.2.7 单轴压缩特性 7
2.2.8 热膨胀性能及导热性 7
2.2.9 损伤容限 7
2.2.10 与钢筋的粘结性能和变形协调性 7
2.2.11 耐久性 8
2.3 UHTCC的工艺种类 8
2.4 本章小结 9
3 寿命周期成本理论及模型构建 9
3.1 寿命周期成本的相关理论 9
3.1.1 寿命周期的定义 9
3.1.2 寿命周期成本的定义及发展 9
3.1.3 寿命周期成本评价的由来与发展 10
3.2.2 寿命周期成本最小化分析 11
3.2.3 寿命周期成本评价及模型 12
3.3 寿命周期成本模型的使用方法 13
3.3.1 费用分析 13
3.3.2 费用计算 14
3.3.3 费用估算 14
3.3.4 使用方法 15
3.4 本章小结 16
4 全面价值管理 16
4.1 价值工程 16
4.1.1 价值工程的定义 16
4.1.2 价值工程的由来 17
4.1.3 价值工程的发展 18
4.1.4 价值工程的特点 18
4.1.5 价值工程的作用 19
4.2 寿命周期成本与价值工程关系的探讨 19
4.2.1 价值经济与传统经济的比较 19
4.2.2 寿命周期成本与价值工程关系 20
4.3 全面价值管理方法 20
4.3.1 全面价值管理概述 20
4.3.2 全面价值管理的必要性 21
4.3.3 全面价值管理方法 22
5.工程应用 22
5.1 FRP海水珊瑚混凝土与普通钢筋混凝土结构的全寿命周期成本分析 22
5.1.1 方案的初步对比 23
5.1.2 寿命周期成本的对比 23
5.2 FRP桥面替代传统混凝土桥面的可持续性分析 28
5.2.1 基本情况 28
5.2.2 维修成本 29
5.3 本章小节 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知,我们平时所使用的普通混凝土总有一些缺陷，比如抗拉强度比较低，所以常常不能满足工程的需要，反而有的时候会适得其反，会给人们造成不小的人身伤害以及很大的财产损失。为了弥补混凝土的这些缺陷，有时会采用钢筋混凝土结构，但是这种结构也存在着一些缺陷，比如在使用3D打印技术时，其中的钢筋会难以切割，这就影响了结构的性能，所以难以满足一些特殊工程的需求。正因为混凝土的这些缺陷，工程结构的性能不能达到预期的效果。所以如果我们不能有效地控制混凝土的寿命，那么它的结构就会过早地退化,建筑物就会完全丧失它的使用功能，那么这项工程也就废弃了。也就是说,混凝土结构的使用寿命与工程的寿命是紧密相连的。所以，我们千万不能忽视材料的寿命。
近几年,中国的水泥用量已经占到了全世界用量的一半以上。在我们的身边，任何一个工程的完成都离不开混凝土，所以就目前来说，我们的生活是离不开混凝土的。由于混凝土本身的一些缺陷，工程结构的性能都会在不同的时间段内发生大大小小的退化,所以材料的寿命与建筑的使用寿命有很大的关联。所幸的是，这个重要的问题已经引起了人们的广泛关注。
超高韧性水泥基复合材料的出现恰恰弥补了这些缺陷。首先，它的拉应变能力比普通的混凝土强几百倍；在压力荷载的作用下，UHTCC的变形能力比普通的混凝土强很多；其次，它可以将裂缝的宽度控制在非常小的范围内。此外，它具有良好的变形协调性，可以和其它的材料共同使用。同时，超高韧性水泥基复合材料还有其他的很多不为人知的优异性能，正等着我们去探讨。尤为突出的是，超高韧性水泥基复合材料不仅仅只有一种工艺流程,因此它的应用领域是十分的广泛。
1.2 研究现状
1.2.1 超高韧性水泥基复合材料的研究现状
一个产品，无论是在生产的过程中，还是在实际的应用过程中，都需要使原材料的成本尽可能的低,这样才能被更多的人接纳。也正是因为这个原因，这方面的相关研究从未止步。
超高韧性水泥基复合材料的相关理论被提出来之后，研究人员就对该材料的一些性能进行了一系列的研究。并不是所有的工程对材料的要求都相同，所以研究人员研发了不同类型的超高韧性水泥基复合材料，这些具有不同功能的UHTCC材料会很容易适应市场的广泛的需要，能够快速地融入市场。我们可以看出，UHTCC的应用前景十分广泛。这些年，研究人员针对UHTCC具体的工程应用，已经开
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状 1
1.2.1 超高韧性水泥基复合材料的研究现状 1
1.2.2 寿命周期成本评价的研究现状 2
1.3 研究目的及意义 2
1.4 研究内容 3
2 超高韧性水泥基复合材料的概述 4
2.1 超高韧性水泥基复合材料的定义 4
2.2 超高韧性水泥基复合材料的基本力学性能及材料特性 4
2.2.1 抗剪性 4
2.2.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
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1.2.2 寿命周期成本评价的研究现状 2
1.3 研究目的及意义 2
1.4 研究内容 3
2 超高韧性水泥基复合材料的概述 4
2.1 超高韧性水泥基复合材料的定义 4
2.2 超高韧性水泥基复合材料的基本力学性能及材料特性 4
2.2.1 抗剪性 4
2.2.2 抗冲击性 5
2.2.4 弯曲性 6
2.2.5 断裂特性 6
2.2.6 约束收缩特性 6
2.2.7 单轴压缩特性 7
2.2.8 热膨胀性能及导热性 7
2.2.9 损伤容限 7
2.2.10 与钢筋的粘结性能和变形协调性 7
2.2.11 耐久性 8
2.3 UHTCC的工艺种类 8
2.4 本章小结 9
3 寿命周期成本理论及模型构建 9
3.1 寿命周期成本的相关理论 9
3.1.1 寿命周期的定义 9
3.1.2 寿命周期成本的定义及发展 9
3.1.3 寿命周期成本评价的由来与发展 10
3.2.2 寿命周期成本最小化分析 11
3.2.3 寿命周期成本评价及模型 12
3.3 寿命周期成本模型的使用方法 13
3.3.1 费用分析 13
3.3.2 费用计算 14
3.3.3 费用估算 14
3.3.4 使用方法 15
3.4 本章小结 16
4 全面价值管理 16
4.1 价值工程 16
4.1.1 价值工程的定义 16
4.1.2 价值工程的由来 17
4.1.3 价值工程的发展 18
4.1.4 价值工程的特点 18
4.1.5 价值工程的作用 19
4.2 寿命周期成本与价值工程关系的探讨 19
4.2.1 价值经济与传统经济的比较 19
4.2.2 寿命周期成本与价值工程关系 20
4.3 全面价值管理方法 20
4.3.1 全面价值管理概述 20
4.3.2 全面价值管理的必要性 21
4.3.3 全面价值管理方法 22
5.工程应用 22
5.1 FRP海水珊瑚混凝土与普通钢筋混凝土结构的全寿命周期成本分析 22
5.1.1 方案的初步对比 23
5.1.2 寿命周期成本的对比 23
5.2 FRP桥面替代传统混凝土桥面的可持续性分析 28
5.2.1 基本情况 28
5.2.2 维修成本 29
5.3 本章小节 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知,我们平时所使用的普通混凝土总有一些缺陷，比如抗拉强度比较低，所以常常不能满足工程的需要，反而有的时候会适得其反，会给人们造成不小的人身伤害以及很大的财产损失。为了弥补混凝土的这些缺陷，有时会采用钢筋混凝土结构，但是这种结构也存在着一些缺陷，比如在使用3D打印技术时，其中的钢筋会难以切割，这就影响了结构的性能，所以难以满足一些特殊工程的需求。正因为混凝土的这些缺陷，工程结构的性能不能达到预期的效果。所以如果我们不能有效地控制混凝土的寿命，那么它的结构就会过早地退化,建筑物就会完全丧失它的使用功能，那么这项工程也就废弃了。也就是说,混凝土结构的使用寿命与工程的寿命是紧密相连的。所以，我们千万不能忽视材料的寿命。
近几年,中国的水泥用量已经占到了全世界用量的一半以上。在我们的身边，任何一个工程的完成都离不开混凝土，所以就目前来说，我们的生活是离不开混凝土的。由于混凝土本身的一些缺陷，工程结构的性能都会在不同的时间段内发生大大小小的退化,所以材料的寿命与建筑的使用寿命有很大的关联。所幸的是，这个重要的问题已经引起了人们的广泛关注。
超高韧性水泥基复合材料的出现恰恰弥补了这些缺陷。首先，它的拉应变能力比普通的混凝土强几百倍；在压力荷载的作用下，UHTCC的变形能力比普通的混凝土强很多；其次，它可以将裂缝的宽度控制在非常小的范围内。此外，它具有良好的变形协调性，可以和其它的材料共同使用。同时，超高韧性水泥基复合材料还有其他的很多不为人知的优异性能，正等着我们去探讨。尤为突出的是，超高韧性水泥基复合材料不仅仅只有一种工艺流程,因此它的应用领域是十分的广泛。
1.2 研究现状
1.2.1 超高韧性水泥基复合材料的研究现状
一个产品，无论是在生产的过程中，还是在实际的应用过程中，都需要使原材料的成本尽可能的低,这样才能被更多的人接纳。也正是因为这个原因，这方面的相关研究从未止步。
超高韧性水泥基复合材料的相关理论被提出来之后，研究人员就对该材料的一些性能进行了一系列的研究。并不是所有的工程对材料的要求都相同，所以研究人员研发了不同类型的超高韧性水泥基复合材料，这些具有不同功能的UHTCC材料会很容易适应市场的广泛的需要，能够快速地融入市场。我们可以看出，UHTCC的应用前景十分广泛。这些年，研究人员针对UHTCC具体的工程应用，已经开
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