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中交一公局四公司前言在科技创新奔涌的浪潮中
突破既诞生于前沿实验室的聚光灯下
也孕育在建设一线的实践沃土里
值此“科技月”之际本期聚焦材料领域为您揭开“黑科技材料”
UHPC（超高性能混凝土材料）
的神秘面纱这种强度极高、耐久性强的绿色材料
其成功研发与落地凝结了公司建设者在“产学研”深度融合中的创新智慧
正悄然为建筑与桥梁注入更强韧的“骨骼”
黔中山水奇秀，乌江天险闻名。在贵州乌江干流之上，一座主跨504米的巨型拱桥宛若飞虹，横跨两岸。作为
世界最大跨径的上承式钢管混凝土拱桥
，贵州德余高速乌江特大桥
于2023年建成通车。在大桥建设过程中，
地材化粗骨料UHPC（超高性能混凝土材料）
的成功研发与工程应用，有力推动了我国大跨径拱桥技术的进步，为中国桥梁建设篇章写下崭新一页。
绿色建桥的必然选择 “传统C50桥面板厚度为35厘米，桥面总重约11700吨，这与我们‘绿色建桥’的理念相违背。”项目团队在工程启动初期就意识到，必须找到一种更轻、更强、更耐久的材料。乌江特大桥毗邻白鹭湖国家湿地公园和万佛山自然保护区，环保要求极高。
经过反复论证，团队将目光投向了UHPC这种“黑科技混凝土”。其抗压强度是普通混凝土的6倍，抗折强度达到10倍，能让桥面板厚度降至17厘米，整体自重减少5000吨。但这个选择也意味着要面对前所未有的技术挑战。
突破UHPC研发“三重挑战”
在UHPC超高性能混凝土的研发道路上，公司所属的
广西中交建设发展有限公司团队
遭遇了数个堪称行业痛点的关键技术壁垒。他们通过一系列严谨而创新的研究，逐项攻克了这些难题。
（广西中交建设有限公司）
第一关收缩控制难题从“单打独斗”到“协同作战”的精准调控
控制UHPC的收缩，难点在于其收缩行为复杂，发生在不同阶段，单一膨胀剂难以全程有效。研发初期，团队尝试了多种主流膨胀剂，但发现MgO类膨胀剂虽然对后期收缩有补偿效果，但早期效能不足；而CSA类膨胀剂虽早期效果显著，却可能引发后期膨胀应力过大。真正的难点在于找到一种能够在不同时间点精准释放膨胀效应的协同方案。
为此，团队进行了上百组的对比试验，深入分析了各种膨胀剂的水化动力学特性。最终，他们创新性地提出了
“双阶段收缩调控”技术
，如同为混凝土的收缩过程配备了“双保险”，通过材料的复掺与协同作用，实现了对收缩全过程的有效抑制。
第二关养护工艺创新打破“蒸汽依赖”的思维定式
传统UHPC必须依赖高温蒸汽养护才能获得超高强度，这导致了巨大的设备投入和能耗成本。团队的挑战在于，能否在自然环境下“唤醒”材料本身的超高性能？
这个过程绝非易事，需要精确掌握材料在自然变温条件下微观结构的发展规律。团队建立了详细的养护温度和强度发展模型，进行了长达数月的跟踪测试，反复验证配比与后期养护的关联。最终，他们成功研发了
免蒸养超高性能技术 ，该技术的核心突破在于能够提前精准预测不同季节、不同天气下UHPC的强度增长和收缩变形，使现场施工摆脱了对庞大养护设备的依赖，实现了降本增效的巨大飞跃。
第三关纤维分散难题 从“结团乱象”到“均匀分布”的工艺革新
确保大量钢纤维在稠密的混凝土基体中均匀分散，是保证UHPC韧性的关键。最初的难点是钢纤维极易相互勾连形成团簇，如同在混凝土中埋下了“薄弱点”。团队通过系统的对比实验发现，端钩型钢纤维在1.7%的掺量下能实现力学性能与工作性的最佳平衡。但更大的挑战在于工艺：如何让数千根纤维在搅拌过程中“各就各位”？
团队革新了传统的上料系统，设计了专用的纤维分散装置，通过控制纤维的投料时机、速度和角度，破解了纤维结团的技术瓶颈，确保了每一根纤维都能有效发挥作用，极大提升了混凝土的均质性和最终承载力。
从“实验研发”到“生产应用”
在成功解决了收缩控制、养护工艺与纤维分散等关键技术难题后，研发团队将目光投向更为根本的材料体系重构——即突破传统UHPC依赖昂贵石英砂、高收缩、需蒸养的固有模式。他们联合国家重点实验室，创新性地采用当地易得的辉绿岩、混合沙作为混凝土骨料，开展“地源化”粗骨料UHPC材料研发，从源头上实现降本增效。
通过数百次系统的试验，团队逐步理清了地源材料对UHPC工作性与强度的影响规律。研究结果表明，当水灰比为0.18时，材料的工作性能最佳，扩展度可达510毫米，同时抗压、抗折强度仍完全满足设计要求。这一研究突破，为大规模应用奠定了坚实的材料基础。
（武鸣构件厂） 然而，实验室的成功只是第一步，更大的挑战在于如何将这一优化配比稳定、精准地推向规模化生产。由于UHPC桥面板对尺寸、厚度及预埋件定位偏差均有“毫米级”的极高精度要求，传统混凝土生产线难以满足。为此，团队转向对现有普通混凝土生产线进行适应性改造，自主研发出专用可变频自动化振捣设备与自动提升上料系统，以匹配UHPC高粘稠、快硬化的特性。
广西中交建设有限公司负责人郭军表示：“我们根据UHPC的材料特点，对原有生产线进行了有针对性的升级，避免了购置全新设备的高昂成本。”通过对原有搅拌设备及系统的改造，引入数字化自动布料机、自动滚平覆膜机等智能化装备，最终形成了一套
从配料、搅拌到成型的一体化标准施工工艺
，实现了UHPC构件高质量、高效率的工业化生产。
（乌江特大桥桥面板吊装）
经过5个月的集中攻关，团队成功研制出“定制化-属地化”UHPC无粗骨料超高性能混凝土。2023年2月，团队顺利完成乌江特大桥所需的652块UHPC桥面板预制任务。这一创新不仅在原材料优化与设备工艺改造方面取得突破，也为大桥建设带来了显著的经济效益。此外，团队围绕该技术形成了完整的知识产权体系，获得发明专利5项、实用新型专利4项、省部级工法3项，发表论文6篇，并参与制定了团体标准
《无预混超高性能混凝土制备技术规
程》。 “黔山云崖峙，虹桥飞渡间。”依托德余乌江特大桥这项世界级桥梁工程，UHPC技术的突破应用，项目团队总结的施工工艺和质量控制方法，后续在合湛高铁栈桥板、湖南道县风电混塔塔筒等工程项目中持续优化推广，为加快交通强国建设注入高新材料科技动能，书写绿色低碳发展新篇章。
策划丨党群工作部（品牌宣传部）
供稿丨饶南南编辑丨胡江、唐雨洁责编丨饶南南、覃奕霖
