参考资料--RPC活性粉末混凝土研究.docVIP

第一章? 绪? 论 　　随着社会科技得告诉发展，混凝土技术也得到了广大发展，高性能混凝土的应用也越来越广泛。然而，材料具有优异的性能不仅取决于其组分的质地，还要取决于另外一个关键因素：致密，均匀的内部结构。作为非匀质多孔的混凝土材料，其性能的提高更有赖于其匀质性的改善和孔隙率的降低⑴。活性粉末混凝土（Reactive Powder Contrete，缩写为RPC）是续高强度，高性能混凝土之后，于二十世纪末由法国布伊格（Bouygues）公司研究成功的一种超高强、低脆性、耐久性优异并具有广阔应用前景的新型超高强混凝土。它是由级配良好的石英细砂（不含粗骨料）、水泥、石英粉、硅粉、高效减水济等组成，为了提高RPC的韧性和延性可加入钢纤维⑵。在RPC的凝结、硬化过程中可采取适当的加压、加热等成型养护工艺。由于其成分中粉末的含量和活性的增加而被称为活性粉末混凝土。1998年8月，在加拿大召开的高性能混凝土及活性粉末混凝土国际研讨会上，就RPC的原理、性能和应用进行了广泛而深入的讨论。与会专家一致认为：作为一类新型混凝土，RPC具有广泛的应用前景⑶。　　在这短短的几年里，活性粉末混凝土在国际上得到了广泛的应用。法国一核电站采用活性粉末混凝土为冷却系统生产了2500多根大小梁（耗用混凝土823m3）、生产了打量核废料储存容器；在加拿大Shwrbrooke建造了一座跨径60m、供行人和自行车通行的桥梁，以抵抗当地冬季零下30度反复洒除冰盐的严酷环境条件的侵蚀。通过这些工程应用，初步显示出活性粉末混凝土良好的使用性能、简便的生产和施工工艺，因而具有广阔的发展前景⑷。不过在国内，活性粉末混凝土还在研究阶段，真正被用在工程上的很少。在深圳，道路上的铸铁井盖被盗现象严重，考虑用活性粉末混凝土做成雨水井盖代替铸铁雨水井盖是一个很有意义的课题。活性粉末混凝土具有如此之高的抗压、抗折强度可以有效地减少结构物地自重，而且由于较高的密实性使它的渗透性降低，其耐久性也得到了保证。所以，活性粉末混凝土是做雨水井盖的一种理想材料。　　与普通混凝土相比较，活性粉末混凝土可以减少材料用量，降低建筑成本，节约资源，减少生产、运输和施工能耗。采用活性粉末混凝土将对改善和保护人类环境作出巨大的贡献。 1.1 RPC的配制原理 a　应用消除缺陷的指导思想选择骨料品种 　　在普通混凝土中，水泥石和集料的弹性模量不同，当应力、温度发生变化时，致使界面处形成细微的裂缝；另外，在混凝土硬化前，水泥浆体中的水分向集料表面迁移，在集料的表面形成一层水膜，从而在硬化的混凝土中留下细小的缝隙；此外，浆体泌水也会在集料下表面形成水囊。因此，混凝土在承受荷载作用以前，界面就充满了微裂缝。收到荷载作用以后，在水泥石与骨料的界面上出现剪应力和拉应力，随着应力的增长，微裂缝不断扩展并伸向水泥石，最终导致水泥石的断裂。为了尽量减少微裂缝和孔隙等缺陷，在配置RPC时剔除了普通混凝土中所采用的粗骨料（碎石，卵石等），而采用最大粒径小于600um，平均粒径为250um的细石英砂，可以取得以下三方面效果：（1）减小内部微裂缝宽度。混凝土收到荷载作用后，微裂缝宽度和被水泥浆包围的颗粒直径成正比；在RPC中，颗粒的直径减小了50倍，可以极大地减小由力学（外荷载）、化学（内收缩）、加热养护（由于砂浆和骨料的膨胀率不同）引起的微裂缝的宽度。（2）改善水泥石的力学性能。RPC的杨氏模量超过50GPa，在其最密实状态时可达到75GPa，水泥石和骨料的整体弹性模量稍微小于骨料的弹性模量，大大减小不均匀性的影响。（3）降低骨料在总体积中所占的比例。在RPC中，水泥浆体积比松堆砂子的孔隙要大20％左右，砂子在RPC中不能构成骨架，而只是一种被水泥浆体包裹的、含有缺陷的混合物，砂子会随着水泥浆的收缩而移动，因此砂子与水泥浆之间不会产生裂缝。 b　采用最大密实理论模型选择材料直径 　　对粉末堆积的研究表明（1），当大小均匀的球形颗粒粉末倒入容器时，即使进行面心立方或六方密堆排列，堆积密度也较低，一般小于74％。通过振动可以提高堆积密度，但即使采用最仔细的振动方式，最高振实密度也只能达到62.8％。为了提高堆积密度，常在较大的均一的颗粒之间加入细小的颗粒，先是粒径最大的球体堆积成最密填充，剩下的孔隙依次由小直径的球体填充下去，使球体间的孔隙减小，从而达到最大密实状态。　　在制备RPC时，尽量选用本级颗粒的粒径变化范围较小，而与相邻粒级的平均粒径差比较大的材料。如选用粒径范围在150～600um之间，平均粒径为250um的石英砂；粒径范围为80～100um的水泥；平均粒径为0.1～0.2um的硅灰。　　此外，提高密实度和抗压强度的另一种有效的途径是在新拌混凝土凝结前和凝结期间加压。这一措施有三方面的效果：其一，加压数秒就可以