活性粉末混凝土的制备技术及其养护方法

严心娥（西安欧亚学院人居环境学院，陕西 西安 710065）

活性粉末混凝土的制备技术及其养护方法

严心娥（西安欧亚学院人居环境学院，陕西 西安 710065）

活性粉末混凝土与普通混凝土相比具有高强度、高韧性、高耐久性等特点被广泛研究和应用。本文综述了活性粉末混凝土的制备技术和养护方法，为活性粉末混凝土推广应用提供参考。

活性粉末混凝土；制备技术；养护方法；应用

随着建筑行业的迅速发展，人们对建筑结构的要求也越来越高，特别是对高强度、高韧性和高耐久性结构的建筑设计也越发关注。20世纪90年代，法国Bouygues公司的工程师根据高密度水泥体系设计了一种超高性能的混凝土[1]。该材料仍然选用传统的原材料和采用传统的成型工艺，但其不同之处是剔除混凝土中的粗骨料，将水泥、硅粉、细石英砂、细钢纤维、高效减水剂等按照最大密度理论，使各种粒径颗粒按照最大密实化进行混合。由于其基体致密，所以其具有较高强度和耐久性；而且活性粉末混凝土中掺加钢纤维，所以混凝土的延性和抗弯拉强度得到极大改善，因此具有良好的韧性[2]。

1 活性粉末混凝土的制备原理

活性粉末混凝土是将水泥、硅粉、石英砂、石英粉、矿粉等掺合料颗粒混合物通过高效减水剂作用与水混合得到的，具有超高强度、高耐久性、高韧性、体积稳定性好的新型水泥基材料。它的配制原理为通过剔除粗骨料，提高组分的细度与活性，有效减少材料内部的缺陷孔隙与微裂缝，从而获得超高强度与高耐久性。[3]

1.1 剔除粗骨料提高基体匀质性

由于混凝土砂浆材料，应力集中于骨料水泥浆界面，因此骨料界面会有微裂缝产生，而且微裂缝的长度与骨料的粒径尺寸成正比，所以随着骨料粒径的减小，裂缝宽度也变小。为了减低混凝土结构的孔隙结构，活性粉末混凝土中利用石英砂代替普通混凝土中的粗骨料，并将细砂直径控制在600μm以下，以提高混凝土结构的匀质性。

在活性粉末混凝土中，严格划分水泥、硅粉和细石英砂等组分的粒径范围，并按照最优粒径级配进行配合。一般为使得颗粒混合料体系达到最密实状态，需要选用相邻两级平均粒径差较大，而且同级内级配连续的粉末材料。

在活性粉末混凝土凝结初期和凝结过程中需要对其加压，一方面排出浆料中气泡和多余水分，另一方面是减少混凝土水化过程中因化学收缩引起裂纹。

1.2 添加高效减水剂，提高浆料的流动性

高效减水剂能降低水泥的表面能，对水泥有强烈分散作用，因此能大幅降低混凝土用水量，同时极大提高水泥拌合物流动性，显著改善混凝土工作性。在活性粉末混凝土中，由于其水胶比普通混凝土低，因此添加高效减水剂对改变活性粉末混凝土的流动性,提高其和易性显得非常重要。因此对于活性粉末混凝土而言，当其流动性保持不变时，水胶比与活性粉末混凝土的力学性能成反比。因此，高效减水剂性能的好坏将直接影响活性粉末混凝土的性能。

1.3 细钢钎维，提高韧性

在活性粉末混凝土中，细钢纤维主要承受基体拉应力作用，起到阻裂、增强和增韧的作用，这与普通纤维混凝土中的钢纤维作用相似。在活性粉末混凝土中，当混凝土基体受到拉应力作用时，在应力作用初期水泥基料与纤维共同承受外力，但主要受力对象是水泥基体，钢纤维的作用是极大地限制水泥基料在应力作用下发展形成裂缝。但随着应力的增大水泥基体随即产生裂隙后，此时与裂隙相交的钢纤维因形变增大而应力显著增加，而成为主要的受力对象，最后直至钢纤维拉断或者从基体中拔出。在活性粉末混凝土中，通常使用高强度的钢纤维，其抗拉强度大于1200MPa，所以当混凝土破坏时,钢纤维通常是被拔出而非拉断。

2 活性粉末混凝土的养护要求

混凝土养护是指在适宜的温度和湿度条件下，增加混凝土的水化作用从而加快其硬化，使其强度不断增长的过程。养护过程，一方面创造各种条件使水泥充分水化，加速混凝土的硬化：二是防止混凝土成型后因外部环境变化而出现的不正常收缩、裂缝等破损现象。养护的好坏将影响混凝土的物理力学性能和耐久性能，甚至影响其外观和使用性能。目前对于活性粉末混凝土的养护制度研究只有标准养护、热水氧化和蒸汽氧化[4]。

2.1 标准养护

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081对标准养护规定，标准养护是在温度为20±5℃的环境中静置24h, 拆模后应立即放入温度为20±2℃,相对湿度为95%以上的标准养护室中养护。

2.2 热水养护

热水养护是将试件成型拆模后，放入热水中进行养护，然后取出试件进行标准养护。

2.3 蒸汽养护

蒸汽养护是将试件成型拆模后，利用蒸汽进行养护。蒸汽养护能使混凝土的28d强度提高10%-40%。

根据研究结论表明，热水养护和蒸汽养护相较标准养护能有效提高活性粉末混凝土的强度。热水养护有利于提高活性粉末混凝土的抗压强度，其初期强度随热水养护时间的延长而提高；蒸汽养护无论是初期强度还是后期强度，都高于热水养护。主要是因为在养护过程中，基体中的水合产物结构受到温度的影响较大，主要是基体中的Ca/Si的变化较大。利用热水养护时，SiO2溶于液相中并于液相中的Ca（OH）2结合生成各种溶解度相对较低水合硅酸钙，这些硅酸钙物质溶解饱和后析出，因此养护温度越高，Ca/Si降低，结晶度提高。同时，集体中的C-S-H凝胶结晶程度的提高能改善活性粉末混凝土的抗折强度。[5]

3 结 语

活性粉末混凝土属于超高强度、高耐久性、高韧性、体积稳定性好的新型水泥基材料，通过其制备原材料的选择和优化其制备工艺能得到性能优异的建筑材料，因此其优异的性能大大拓展了混凝土材料在市政设施、石油管道、高速铁路、海洋工程及军事设施等领域的应用前景。

[1]鞠彦忠，王德弘，张超. 活性粉末混凝土的研究与应用进展[J]. 东北电力大学学报，2011，31(12)：9-15

[2]王月，安明酷，余自若，王华，苏建杰. 活性粉末混凝土耐久性研究现状综述[J].混凝土，2013，8：12-20

[3]何峰，黄政宇. 活性粉末混凝士原材料及配合比设计参数的选择 [J]. 2007，3：74-77

[4]周锡玲，张胜，谢友均.养护制度对RPC强度与干缩性能的影响[J].混凝土，2010，4：24-44

[5]江桂华，林东，林永权，李伟中.养护制度对活性粉末混凝土强度的影响及其机理研究[J].广东建材，2010，1：18-21

Preparation technology and curing method of reactive powder concrete

Compared with normal concrete, reactive powder concrete with high strength,good toughness,excellent durability,was widely researched and applied.This paper reviewed the preparation technology and curing methods of reactive powder concrete, and provided a reference for reactive powder concrete application.

reactive powder concrete；preparation technology；curing methods；application

TU528文献辨识码：B

：1003-8965(2017)02-0032-01

陕西省教育厅专项计划资助（项目编号：JK2084）