UHPC 超高性能混凝土施工工艺流程及技术要点

作者：发布时间：2021-07-04 10:52:52点击：58

信息摘要：

UHPC 超高性能混凝土施工工艺流程及技术要点在地区的实践指南

UHPC（超高性能混凝土）以其超高的力学性能与优异的耐久性，正在及周边区域的大跨桥梁、装配式建筑节点、市政快速修补等工程中获得越来越广泛的应用。然而，UHPC的施工工艺与传统混凝土存在显著差异——其极低的水胶比（0.14～0.20）、高胶凝材料用量（700～900kg/m³）以及钢纤维的存在，对搅拌、浇筑、养护等环节提出了更为苛刻的要求。若施工控制不当，不仅无法发挥UHPC的设计性能，反而可能出现纤维结团、早期开裂、强度倒缩等问题。本文结合地区的实际工程经验与现行标准（GB/T 31387-2015、T/CECS 1019-2022），系统梳理UHPC超高性能混凝土的施工工艺流程及关键技术要点，供区域内施工单位、监理及技术人员参照执行。

一、施工前准备与原材料控制

1.1 原材料进场检验

UHPC所用原材料品质直接影响最终性能，项目进场时应逐批核查以下关键指标：

水泥：P·O 52.5及以上，比表面积≥350m²/kg，初凝≥45min，终凝≤390min，C3A含量宜≤8%
硅灰：SiO₂含量≥95%，比表面积≥15000m²/kg，活性指数（28d）≥105%
石英粉：细度≥800目，SiO₂含量≥98%
钢纤维：平直型或端钩型，直径0.15～0.25mm，长度12～20mm，抗拉强度≥2000MPa，表面不得有油污、锈蚀
高效减水剂：聚羧酸系，减水率≥30%，与胶凝材料相容性良好

夏季高温时段，水泥入罐温度应≤60℃，减水剂储存温度宜控制在5～35℃，避免高温导致减水剂失效。

1.2 配合比验证

正式施工前，应在项目现场或试验室进行配合比验证，确认以下指标满足设计要求：

流动度（坍落扩展度）：200～250mm（或按设计确定）
抗压强度（28d标准养护）：≥设计值
抗折强度（28d）：≥设计值
初凝时间：≥30min（以便运输与浇筑）
终凝时间：≤360min

配合比调整时，水胶比每增减0.01，抗压强度可能变化5～10MPa，应谨慎操作。

二、搅拌工艺技术要点

2.1 搅拌设备要求

UHPC粘度高、纤维分散难度大，必须采用行星式搅拌机或双卧轴强制式搅拌机，禁止使用自落式搅拌机。项目常用的搅拌机容量宜为0.5～3m³，功率应满足高粘料搅拌需求。

2.2 投料顺序与搅拌时间

推荐投料顺序为：粗骨料（如有）→ 钢纤维 → 细骨料（石英砂）→ 胶凝材料（水泥+硅灰+石英粉），干拌2分钟使纤维充分分散，然后加入水与减水剂，湿拌5～8分钟至浆体均匀、流动度达标。

关键控制点：

钢纤维必须在干料阶段加入，避免湿拌后纤维结团
总搅拌时间不宜少于7分钟，但也不宜超过12分钟，防止过度搅拌导致浆体温度升高、工作性损失
冬季水温较低时，可加热拌合水至30～40℃，以促进减水剂效能；夏季水温超过30℃时，应采取加冰降温措施，控制出机温度≤35℃

2.3 搅拌质量判定

搅拌完成的UHPC应呈均匀粘稠状，无干粉、无纤维结团、无离析。可用流动度试验快速判定：取拌合物装入截锥圆模（上口36mm、下口60mm、高60mm），提起后测量扩展直径，应在200～250mm范围内。若流动度过小，可适当补加减水剂（不超过原掺量的5%）；若过大，则应调整下次配合比。

三、运输与浇筑技术要点

3.1 运输时间控制

UHPC的流动性随时间呈非线性下降，尤其在夏季高温环境下，运输时间应严格控制在30分钟以内。超过45分钟的拌合物，即使补加减水剂也难以恢复原始工作性，应废弃处理。建议采用搅拌运输车或专用容器运输，运输过程中应加盖防止水分蒸发。

3.2 浇筑前基面处理

UHPC与旧混凝土或钢结构粘结时，基面必须达到以下要求：

旧混凝土：凿毛至露出新鲜骨料，高压水冲洗干净，饱和面干（无明水）
钢结构：喷砂除锈至Sa2.5级，涂刷专用界面剂
冬季施工时，基面温度应≥5℃，否则需采取热风加热措施

3.3 浇筑与振捣

UHPC流动性好、粘度高，无需强力振捣，但需辅助排气：

薄层（＜30mm）：用抹刀批涂压实，或用刮板刮平
厚层（30～200mm）：采用自流平浇筑，辅以插捣或平板振捣器轻振，振捣时间宜短（5～10秒），避免纤维定向排列
复杂形状模板：可适当提高流动度（至250mm），并采用模板附着式振捣器辅助

夏季施工时，浇筑速度应与搅拌速度匹配，避免拌合物在罐车内停留时间过长。浇筑中断时间不宜超过15分钟。

四、养护制度技术要点

养护是UHPC施工中最关键的环节，直接决定最终力学性能与耐久性。项目应根据工程类型选择以下养护方式：

4.1 标准养护（自然养护）

适用于一般修补、非承重构件：

浇筑后立即覆塑料膜+湿土工布，保持表面湿润
24小时内严禁失水，否则表面易出现塑性收缩裂缝
自然养护条件下，7天抗压强度可达28天强度的70%～80%，28天强度可达设计值
春秋季需保湿养护7天以上，冬季需覆盖保温棉+塑料膜，环境温度低于5℃时不宜采用自然养护

4.2 蒸汽养护（热养护）

适用于预制构件、桥梁节段等对早期强度要求高的场景，也是充分发挥UHPC潜力的推荐方式：

静停期：浇筑后静停2～4小时（视环境温度），使UHPC初步凝结
升温期：以不超过15℃/h的速度升温至60～90℃
恒温期：60～90℃恒温养护24～48小时（温度越高、时间越长，强度增长越大）
降温期：以不超过15℃/h的速度降至室温，避免温度应力裂缝

冬季预制构件厂采用蒸汽养护时，应注意构件内外温差控制，厚度＞200mm的构件宜在内部预埋测温元件，内外温差≤20℃。

4.3 湿热养护（高压釜养护）

适用于对强度有极致要求（抗压＞200MPa）的特殊构件，目前应用较少，仅在国防工程或科研项目中采用，需配备专用高压釜设备。

五、钢纤维外露处理与成品保护

5.1 钢纤维外露处理

UHPC收面后，表面可能残留少量钢纤维尖端，影响美观或造成扎伤。项目可根据使用场景选择以下处理方法：

轻度外露：用细砂纸或角磨机轻微打磨，使纤维头磨平
中度外露：涂刷一层聚合物封闭浆（环氧或丙烯酸类），覆盖纤维头
重度外露：重新抹面或批涂一层2～3mm厚UHPC细浆（不含纤维）

5.2 成品保护

UHPC早期强度高但脆性仍存（相对于钢材），施工现场应注意：

浇筑后24小时内不得承受冲击荷载
蒸汽养护后的构件需自然冷却至室温后方可脱模、转运
预制构件堆放时应设软垫层，避免边角磕碰

六、常见施工问题与对策

问题现象	主要原因	对策
纤维结团	搅拌时间不足或投料顺序错误	延长干拌时间至2分钟以上，确保纤维在干料中分散后再加水
流动度损失过快	环境温度过高、减水剂与水泥不相容	降低拌合水温、更换减水剂品种、缩短运输时间
表面塑性裂缝	早期失水过快	浇筑后立即覆盖塑料膜，避免风吹日晒
强度不足	水胶比偏大、养护不当、纤维掺量不够	复核配合比、加强养护（尤其是早期保湿）、检查纤维实际掺量
与旧混凝土脱粘	基面未凿毛、界面剂未涂刷或基面有水	严格按工艺处理基面，涂刷专用界面剂，基面达到饱和面干

七、质量验收要点

项目UHPC施工质量验收应包含以下内容：

流动度：每批次抽检，扩展直径在设计范围内
抗压强度：每50m³或每工作班留一组试块（3块），标准养护28d抗压强度≥设计值
抗折强度：重要结构每100m³留一组试块，28d抗折强度≥设计值
外观：无裂缝、无空洞、无纤维成束外露，表面平整度符合设计要求
粘结强度：修补类工程每500㎡抽检一组拉拔，粘结强度≥1.5MPa

UHPC超高性能混凝土的施工是一项系统工程，每一个环节都直接影响最终品质。在的实际应用中，施工单位应建立从原材料进场到成品养护的全链条质量控制台账，严格执行本工艺流程与技术要点，方能充分发挥UHPC的超高性能优势。随着基础设施向轻量化、长寿命方向发展，UHPC的施工技术也将不断成熟与普及，成为新一代高性能建造技术的标杆。

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