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UHPC 超高性能混凝土养护不到位会出现哪些问题

作者: 发布时间:2021-07-04 10:52:52点击:64

信息摘要:

UHPC 超高性能混凝土养护不到位会出现哪些问题(地区工程警示)

UHPC(超高性能混凝土)因其极低的水胶比(0.14~0.20)和高胶凝材料用量(700~900kg/m³),对养护条件的敏感度远高于普通混凝土。养护是UHPC性能发挥的最后一道关口,一旦不到位,不仅无法达到设计强度与耐久性指标,还可能引发一系列连锁质量问题。在及周边区域的桥梁、机场、装配式建筑等工程中,部分项目因养护环节失控出现了强度倒缩、表面开裂、与基面脱粘等缺陷,导致返工或结构隐患。本文依据GB/T 31387-2015《活性粉末混凝土》、T/CECS 1019-2022《超高性能混凝土结构技术规程》及地区工程教训,系统分析UHPC养护不到位会引发的具体问题,供施工、监理及建设单位对照防范。

一、表面塑性裂缝与微裂纹

现象:浇筑后1~4小时内,UHPC表面出现不规则网状或平行细裂缝,宽度0.1~0.5mm,深度通常不超过5mm。在春季大风天气或夏季暴晒时段施工时尤为多发。
原因:UHPC水胶比极低,自身可供水化的水分极少。养护覆盖不及时(收面后超过10分钟未覆膜),表面水分蒸发速率超过内部泌水速率,导致表层产生塑性收缩拉应力。当拉应力超过UHPC早期抗拉强度时,即形成裂缝。
后果:细微裂缝虽不一定影响结构承载力,但会成为后续氯离子、水分、冻融的渗透通道,加速耐久性退化。在冬季除冰盐环境下,裂缝处的钢纤维可能率先锈蚀,引发局部剥落。

二、强度倒缩与早期强度不足

现象:同条件养护试块24h或28d抗压强度低于设计值10%~30%,甚至出现强度随龄期增长反而下降的异常现象。
原因
  • 冬季受冻:环境温度低于0℃时,UHPC内部游离水结冰膨胀,破坏刚刚形成的胶凝结构,且水化反应停止,解冻后强度无法恢复。冬季气温可降至-10℃以下,若未采取保温棚+电热毯措施,早期受冻几乎是必然的。

  • 养护中断:自然养护过程中覆膜被风吹开或人为揭除,导致水分蒸发、水化中止,后期即使重新浇水也无法完全弥补。

  • 蒸汽养护升温过快:升温速率超过15℃/h,表面与芯部温差过大,产生温度应力微裂缝,削弱强度。

后果:强度不足直接导致结构承载力不满足设计要求,需进行加固或报废处理,经济损失巨大。

三、表面起砂、脱皮与粉化

现象:养护期满后,UHPC表面用手搓即有砂粒脱落,或出现薄层脱皮、粉化现象,尤其在大风干燥季节施工的薄层修补部位常见。
原因:表层水分蒸发过快,水泥与硅灰的水化反应不充分,表层胶凝材料未能形成足够强度的水化产物。同时,钢纤维因浆体强度不足而锚固力下降,表面纤维容易拔出形成麻面。
后果:表面起砂脱皮不仅影响观感,还会降低耐磨性与抗渗性,使UHPC在重载交通或除冰盐环境下加速磨损,缩短维修周期。

四、与旧混凝土基面脱粘

现象:UHPC修补层与旧混凝土基面之间出现空鼓、剥离,敲击有空壳声,严重时修补块整体脱落。在桥梁伸缩缝修补、井周修补中时有发生。
原因:UHPC与旧混凝土的界面粘结依赖于界面剂的水化反应与UHPC自身的收缩约束。养护不到位时,UHPC早期收缩增大,界面产生拉应力;同时界面剂因失水或受冻而失效,粘结强度大幅下降。
后果:脱粘导致修补层与基面分离,无法共同受力,修补失败。在交通繁忙路段,脱粘的修补块可能被车辆碾碎飞溅,构成安全隐患。

五、耐久性指标大幅下降

现象:28d抗氯离子渗透系数、抗冻等级、耐磨性等耐久性指标显著低于设计值,甚至不如普通C50混凝土
原因:养护不充分时,UHPC内部孔隙率增大,微观结构不致密。具体表现为:
  • 抗氯离子渗透系数可从<0.5×10⁻¹²m²/s升至(2~5)×10⁻¹²m²/s,氯离子侵蚀风险剧增

  • 抗冻等级从F500降至F200以下,在冬季冻融循环中易出现表面剥蚀

  • 耐磨性从失重≤0.3g升至0.8~1.2g,在机场道面、重载地坪中磨损加速

后果:UHPC的“百年耐久”承诺落空,结构可能在10~20年内出现严重耐久性问题,全生命周期成本反而高于普通混凝土

六、自收缩裂缝(深层裂缝)

现象:浇筑后3~7天内,UHPC构件表面或内部出现贯穿性或深层裂缝,宽度0.1~0.3mm,长度延伸至构件边缘。在预制厂生产的厚壁UHPC构件(如桥梁节段、预制柱)中较为常见。
原因:UHPC自收缩可达400~600με,养护不到位(尤其是早期保湿不足或蒸汽养护降温过快)时,收缩应力无法通过钢纤维桥接充分释放,导致裂缝萌生。此外,大体积构件芯部水化热积聚,若养护期间未控温,内外温差超过20℃也会产生温度裂缝。
后果:深层裂缝影响结构整体性与防水性,需进行压力注浆或碳纤维加固,增加后期维护成本。

七、总结与预防建议

UHPC养护不到位引发的问题可归结为三大类:裂缝类(塑性裂缝、自收缩裂缝)、强度类(强度倒缩、表面起砂)、粘结类(脱粘、耐久性下降)。这些问题在的工程实践中已有教训,根源均为养护环节的“湿”“温”“时”三要素失控。
预防建议:
  • 湿:收面后10分钟内覆塑料膜+湿土工布,24小时内保持膜内冷凝水,自然养护≥7天

  • :冬季施工必须搭保温棚(棚内≥5℃),蒸汽养护严格按四段式制度(升降温≤15℃/h,恒温60~80℃×24~48h)

  • :养护期间设专人巡查,记录覆膜时间、棚内温度、补水频次,严禁提前揭膜或踩踏

养护是UHPC的“最后一公里”,也是决定其能否兑现超高性能承诺的关键。在的桥梁、机场、装配式建筑等项目中,施工单位应将养护列为质量控制的最高优先级工序,避免因一时疏忽导致前功尽弃。


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