活性粉末混凝土

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1、活性粉末混凝土(RPC）配合比试验研究摘要:通过活性粉末、石英砂、钢纤维、聚羧酸系高性能减水剂等材料的配制试验,分析并研究了石英砂在多级配骨料下不同水胶比、不同钢纤维掺量对RPC抗折、抗压强度的影响。各项性能指标试验结果表明普通硅灰、粉煤灰、矿粉、聚羧酸减水剂代替特殊专用掺和料和专用外加剂配制RPC商品混凝土能达到客运专线RPC商品混凝土的验标要求.1前言客运专线桥梁采用整体式人行道挡板时，由于振动荷载、风力及列车风载较大，使得挡板尺寸较大，自重较重；人行道盖板作为客运专线桥梁检查车的移动通道要承担相应的荷载，需增加其截面高度，自重也将加大.采用活性粉末商品混凝土，可大大减轻桥面二期恒载，提高

2、桥面设施的耐久性，减轻安装难度。同时,由于活性粉末商品混凝土具有较高的抗拉强度，并且在设计时留有足够的富余量，可保证在使用过程中构件不开裂，整体性较好,能够很好地满足构件的使用性能和耐久性需求.根据建设单位要求，全线附属工程构件在全路首次实现工厂化生产、自动化流水线作业，就是为了确保RPC商品混凝土超高强、低脆性、耐久性优异的前提下，商品混凝土制品的外观要达到内实外美。在此，笔者对选用聚羧酸系高效减水剂、多级配骨料(石英砂）、钢纤维、硅灰、矿粉和粉煤灰复合多掺技术配置RPC商品混凝土进行了试验研究。2 技术攻关（1）活性粉末商品混凝土(RPC)是继高强度、高性能商品混凝土之后的又一种超高强度、

3、低脆性、耐久性优异并有广阔应用前景的新型商品混凝土.但由于RPC商品混凝土一般需掺入特殊掺合料和专用外加剂（掺量大，占7左右),导致RPC商品混凝土成本偏高。(2）由于RPC商品混凝土水泥用量大，每m3RPC商品混凝土碱含量大于6kg/m3，所以,在水泥水化过程中，C3S和C2S水化生成CSH凝胶的同时，形成了大量的Ca(OH）2。Ca（OH）2是一种极易溶解的物质,在水化初期往往存在于商品混凝土的游离水中,在商品混凝土凝结硬化早期，随着商品混凝土的干燥,结构内部含Ca（OH）2浓度较高的游离水会逐渐沿着内部毛细孔向外迁移，以补偿表面被蒸发掉的水分，将溶于其中的Ca（OH）2带出，到达商品混凝

4、土表面后,Ca（OH）2与空气中的CO2和H2O发生化学反应，生成不溶于水的白色沉淀物CaCO3附着在商品混凝土表面上，这种现象俗称泛碱,使得RPC预制板外观质量受到极大影响。3 技术路线(1）采用硅灰、矿粉、粉煤灰多掺技术替代特殊掺合料。(2）采用非引气型聚羧酸高性能减水剂，消除有害气泡。（3）采用以下技术措施优化商品混凝土配合比:选用最大粒径为1。0mm的石英砂为多级配骨料,提高了商品混凝土的匀质性;通过提高组分的细度使RPC内部达到最大填充密实度,将材料初始缺陷降至最低；在成型过程中振动频率应达到50Hz以上，减少空隙,并通过雾室加温（3070）养护来加速活性粉末的水化反应,强化水化物的

5、结合力,同时避免蒸汽养护产生冷积水附着于RPC板引起泛碱现象；掺入细而短的钢纤维，提高商品混凝土的抗弯折强度，从而有效地克服了普通高性能商品混凝土的高脆性;采用低水胶比（0。130.16）控制最小用水量，显著提高商品混凝土强度及耐久性，同时避免水泥水化过程中产生的Ca（OH）2由于商品混凝土表面缺水被商品混凝土内部多余的游离水带到商品混凝土表面，与空气中的CO2和H2O发生化学反应生成不溶于水的白色沉淀，附着在商品混凝土表面,造成泛白，因此还要在养护过程中相应采取保水措施；采用低碱水泥和含碱量低的聚羧酸高性能外加剂，尽可能减少每立方RPC的总碱含量。4 试验方法通过活性粉末商品混凝土（RPC）

6、的配制试验，采用单因素优化方法,研究水胶比、高性能减水剂、钢纤维和硅灰的掺量对RPC抗折、抗压强度的影响规律.在考虑强度指标、造价及施工方便的基础上，提出了活性粉末商品混凝土最优配合比，从试验工艺上解决产品外观质量通病。5 原材料的选择及技术指标配制活性粉末商品混凝土用原材料及商品混凝土技术指标如表1表3所示。6 RPC配合比设计61配合比设计需考虑的几个问题根据RPC商品混凝土配合比设计技术路线，进行配合比设计应考虑以下几个方面的问题：（1）采用合理粒径多级配石英砂替代粗骨料，尽可能消除集料与浆体间的微裂缝、孔隙等缺陷;（2)采用最大密实理论模型原理,选择不同直径多种材料填充球体间的孔隙，从

7、而达到最大密实状态；（3）掺入钢纤维增大RPC的韧性和延性。62 配合比设计参数的优选综合配合比设计需考虑的3个问题并结合相关资料，以及对外实地考察学习后，反复试验成型大量试件，优选出了进行配合比设计的相关参数。（1）确定RPC的表观密度.随着石英砂、钢纤维的掺量不同其密度在24002450kg/m3范围波动;(2）水胶比。随着外加剂的性能、拌合机的转速和各材料的配比不同，水胶比确定在0.130。16之间均可；（3）依据RPC的抗折强度18MPa，同时考虑施工工艺以及拌合机的性能,能否将钢纤维搅拌均匀分布于拌和物中，钢纤维的掺量在100140kg/m3为宜；（4)基于出机后拌和物的工作性能和制

8、品要达到外观光滑,每1m3商品混凝土的水泥用量700kg/m3；（5）硅灰、粉煤灰因需水比较大，在水胶比不变时需加大外加剂的掺量.有文献证明硅灰掺量对RPC的抗折强度影响不明显,但抗压强度明显提高；粉煤灰掺量过大，会降低RPC抗压强度，但后期能提高其抗折强度。63优选RPC商品混凝土配合比针对RPC盖板设计抗压强度130MPa，抗折强度18MPa的要求，将硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂确定一个合理的固定掺量。通过变化水胶比（提高抗压强度)和钢纤维掺量（提高抗折强度），同时拌合物的工作性满足施工要求（坍落度150200mm)，拟定了3个试拌配合比(如表4所示），并制作了大量试件和样品，采用不同的养护

9、工艺（高温蒸养、雾室加温养护）,最终制出了高品质的RPC盖板成品.64配合比设计试验结果分析通过固定硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂和外加剂掺量，变化水胶比、钢纤维掺量的对比试验结果，得出以下结论：（1）RPC的抗压强度是随着水胶比的减小而增大，在一定范围内降低水胶比有利于RPC抗压、抗折强度显著增长。但水胶比过低时，会导致拌合物流动性较差，施工困难且拌合物易风干,RPC板成型后会带来外观质量缺陷；（2）钢纤维掺量依据设计抗折强度大小在1。0%2.0%体积比时RPC的强度得到明显提高，试件破坏时裂而不散，延性性能好.但随着掺量的加大，钢纤维对RPC抗压强度影响不大。在试验过程中观察到掺量30%的钢纤维搅拌成型较为困难,易抱团，给施工带来麻烦；（3）有文献资料证明在一定范围内硅灰、外加剂掺量增加可以提高RPC的强度，但超过一定范围时强度反而下降.这里要说明表中3个编号的RPC配合比成型后其试件的性能指标都满足设计要求的抗压、抗折强度、弹性模量、氯离子渗透系数、抗冻性能等参数，均可用于生产RPC盖板.7 结论通过严格控制材料质量，大量配合比对比试验，重视试验工艺，控制好每道施工工序，可以在不用特殊掺合料的情况下试制出了高品质的RPC盖板制品。经过检验，各项性能满足（科技基2006129号）客运专线活性粉末商品混凝土（RPC）材料人行道挡板、盖板暂行技术条件要求。工程施工资料