活性粉末混凝土材料的试验研究.docx

活性粉末混凝土材料的试验研究活性粉末混凝土（RPC）作为一种新型的水泥基结构材料，具有超高强度、高耐久性、高韧性、良好的体积稳定性等优良的性能，已经进入实际应用阶段。本文将结合试验研究，阐述配合比因素对RPC强度的影响及RPC的微观机理。1、概述HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/20150907/17651.html"\h活性粉末混凝土（即ReactivePowderConcrete，以下简称RPC）是继高强、高性能混凝土之后，在90年代中期通过采用常规的水泥等材料开发出的超高强度、高耐久性、高韧性和体积稳定性良好的水泥基材料，是DSP材料与纤维增强材料复合而成的高性能混凝土。它的强度等级可分为200MPa、500MPa和800MPa三个等级。该材料已成为国际建筑工程领域的研究热点。HYPERLINK"//www.cbi360.net/hyjd/1zt147582.html"\h1993年，法国的BOUYGUES公司成功研制出了RPC，并与美国陆军工程师团合作生产出RPC制品；加拿大于1994年开始进行工业化试验，在环境恶劣的魁北克省Sherbrooke用RPC进行预制构件的生产，并在现场组装了一座跨长为70m的单跨，供行人和自行车通行的架桥；韩国的汉城用RPC材料建造了一座跨度为120m的拱桥；美国于2001年在伊利诺斯州用RPC材料建造了直径18m的圆形屋盖；在澳大利亚，一座用RPC材料建造的公路桥梁不久将问世；在欧洲，跨越克罗地亚Bakar海峡的一座432m的RPC拱桥也正在设RPC建造的加拿大Sherbrooke行人/自行车桥梁计中；我国有关RPC材料的研究主要集中在几所高校，目前已通过对材料配合比的研究，制备出了的RPC材料小型试件，其抗压强度超过了200MPa、抗折强度达50MPa、断裂能大于、弹性模量大于4.6×104MPa.RPC的基本配制原理是通过提高组分的细度与活性，使材料的内部缺陷（孔隙与微裂隙）减小到最少，从而获得超高强度与高耐久性，它的研制根据以下原则进行：1、提高体系的匀质性RPC采用下列方法改进匀质性：用细骨料代替粗骨料；提高浆体的力学性能，RPC中浆体的弹性模量高达50MPa，甚至更高；降低骨料与浆体的比值。通过以上措施，可以有效的提高匀质性。2、提高水泥石的密实程度从原材料选择与成型工艺两个方面提高混凝土密实度，为了获得高密实度的混凝土，在配制RPC时，原材料的选择可以遵循以下原则：由若干粒级组成的级配，每一个粒级都有一个密集的颗粒范围；粒级之间要有明显的划分，两个相邻粒级的平均直径之比大于13；选择水泥须考虑掺超塑化剂，二者应具有相容性，其最佳掺量可通过流变学分析决定；用水量可通过流变学和相对密度来决定。在混凝土成型时，对新拌混凝土施加围压可以产生以下几种有利效应：减少新拌混凝土中裹夹的空气，可将新拌混凝土中的气泡排尽或显著减少；排除多余的水，这样活性粉末混凝土的水胶比降低，相应地提高了密实度；化学收缩的补偿，消除试件中因化学收缩而产生的部分孔隙。以上三种效应的叠加可使混凝土相对密实度提高6%以上，因此在混凝土成型过程中对新拌混凝土施加围压可以有效地提高混凝土密实度。3.热处理改善微观结构热处理主要在于改进活性粉末混凝土的微观结构，通过对RPC施加90的热处理显著地加速了混凝土内部的水化作用，同时改变了已形成的水化物的微观结构；另外，热处理可大大加速硅灰的火山灰反应，生成低碱性水化硅酸钙，降低了Ca（OH）2的含量。试验证实，在250高温时，能使水化产物C-S-H凝胶大量脱水，形成硬硅钙石结晶，有利于强度的提高。4.掺入钢纤维增加韧性加入钢纤维后可以大大改善RPC的韧性，其断裂能可达20000～40000J/m2.通常，RPC内采用长度13mm、直径0.15mm的钢纤维，掺量为混凝土体积的1.5%～3%，通过试验对比，它比掺长度为3mm的凹凸形短钢纤维的混凝土断裂能提高得多。为了研究上述因素对RPC材料强度的影响，本试验主要通过采用不同水胶比、骨料品种和级配以及钢纤维的种类和粗细条件下成型RPC试件，并测试其强度，进而分析上述配合比因素对RPC强度的影响。2、原材料与试验方法2.1原材料水泥：北京某水泥有限公司生产的P.O42.5水泥；矿粉：某矿粉加工厂生产的灰白色超细粉A与某新型建材公司生产的灰色细粉B；北京高钙粉煤灰（一级超细粉煤灰）；细集料：采用两种砂，福建平潭产标准砂和北京某砂厂定做的细石英砂；山西阳泉产高岭土；钢纤维：一种是国内某钢纤维有限公司产，细圆形表面镀铜钢纤维，直径0.22mm，长度12～15mm.另一种是某钢纤维有限公司生产的螺纹型碳素钢纤维，长径比为32.24，100根平均长度为30.327mm；化学外加剂：高效减水型，它的减水