免蒸养活性粉末混凝土研究现状

2018-02-15谭淑珍黄文杰

建材与装饰 2018年32期

徐雯谭淑珍彭奥黄文杰

（广州大学土木工程学院广东广州 510006）

引言

1993年法国学者采用DSP（Densified Small Particles）模型，将传统混凝土中的粗骨料剔除，根据最紧密堆积原理使得材料内部的均质性提高，掺入适量活性掺合料以及微细高强短纤维经过成型施压，然后高温养护处理研制出了一种具有高强度、高韧性和高耐久性的混凝土[1]。

有试验研究[2]表明，通过优选原材料、优化粉粒颗粒级配、降低水胶及改变养护和成型方式等技术手段，能够使活性粉末混凝土的强度产生很大影响。采用高温高压养护是RPC的一般养护方式，这不仅提高了RPC的生产成本，同时由于RPC本身水胶比低，采用热养护会使得自身的收缩较大，导致现浇困难，限制了其在工程结构中的应用。因此，采用普通混凝土类似的常规生产工艺和常温养护条件，制备出工作性能较好的高性能RPC，不仅可以使RPC的经济性提高，同时也为拓宽其工程应用提供理论依据。

1 配置原理及技术

免蒸养活性粉末混凝土是一种高强度、高韧性、高耐久性的混凝土。它的基本配制原理是：通过加入硅灰或者粉煤灰等提高部分原材料中的细度与活性，减小材料内部的缺陷（孔隙与微裂缝），获得超高强度与高耐久性。另外原材料还包括高强掺和料、高效减水剂与微细高强钢纤维[3]等。

RPC的制备具体采取了以下技术措施：

（1）提高基体匀质性：将粗骨料剔除，减少骨料与浆体界面薄弱区形成的微观缺陷；将骨料颗粒相互分离，提高浆体的比例，不形成刚性骨架。在温度、收缩等作用下，由于浆体变形无刚性骨架约束，因而可减少微裂缝的产生。

（2）提高基体密实度：在RPC配制过程中，优化原材料的颗粒级配，使得相邻粒级的平均粒径比得以提高，小颗粒填充于大颗粒空隙中。加入高效减水剂，降低混凝土拌合物的水胶比。

（3）掺入纤维提高韧性：在RPC中掺入适量的钢纤维或其他纤维，提高材料的韧性。

2 免蒸养RPC国内外研究进展

免蒸养活性粉末混凝土在工程中的应用还处于初级阶段，但是活性粉末混凝土在国内外都有广泛的应用。因此，免蒸养RPC的展望是能达到RPC的工程实际应用高度。

2.1 在国外的应用

（1）1996年，美国CPAR计划及法国与美国陆军工程师团合作，生产了大量的活性粉末混凝土制品。

（2）1997年，由加拿大、瑞士、法国、美国共同开发的一个活性粉末混凝土试点工程——Sherbrook人行桥[4]，采用RPC200进行结构设计，从1997年11月正式开通，至今完好。

（3）2001年，美国的伊利诺斯州用活性粉末混凝土材料建成了一个直径为18m的圆形屋盖。该屋盖在设计中未使用任何钢筋，考虑了RPC的延性。

（4）2002年，韩国的首尔建成了一座采用活性粉末混凝土为材料、跨度为120m的拱桥。

（5）2006年美国建成第一座高等级活性粉末混凝土单跨简支梁桥——Wapello County Mars HillBrige.

（6）2008年，法国埃罗省采用RPC预制桩在一个月时间内建成了一座跨度70m，桥面宽1.8m的Anges步行桥[5]。

（7）2013年，法国的Jean Bouin体育场的外壳采用了3600块RPC薄板组成自承重双重曲面结构。

2.2 国内应用

（1）2005年，沈阳某工厂扩建工程采用了抗压强度为120.5MPa的活性粉末混凝土。

（2）2006年，我国迁曹铁路滦柏干渠大桥工程中首次采用跨度为20m的RPC预制T形梁。

（3）2008年，在蓟港铁路中采用高度1800m，跨度32m的T形梁，成功解决了线路跨线净高受限的问题。

2.3 国内研究

（1）2010年，青岛理工大学硕士论文《免蒸养活性粉末混凝土研究及应用》，研究了在标准条件养护下的RPC的基本力学性能和耐久性，对免蒸养活性粉末混凝土制作的高强井算的承载力进行了试验。

（2）2013年，刘永道等人对170MPa免蒸养活性粉末混凝土进行了试验研究。他得出结论，在常温养护[6]下石英粉不仅发挥其填充作用，而且部分发生反应，并与水化硅酸钙基体形成致密的连续体，从而促进RPC的抗压强度提高。

3 免蒸养活性粉末混凝土在研究和实际应用中存在的问题

（1）原材料不足：水泥强度等级较低。我国水泥在细度和产量方面比较局限，高强度水泥使用较少，一般工程使用都是42.5的水泥，52.6和62.5的水泥使用较少。其次是优质高效减水剂比较缺乏。在我国，萘系减水剂已经使用二十几年，但减水率不高，坍落度损失很快，难以满足实际工程需要。据有关数据显示至今为止，较好的减水剂其减水率一般也只有25%左右。

（2）工艺较其它混凝土复杂，且成本昂贵。一方面免蒸养活性粉末混凝土水胶比比较低，且需要掺入钢纤维，导致其搅拌和成型上相较于普通混凝土困难。另一方面免蒸养活性粉末混凝土的基本配制原理和普通混凝土不同，使它对各组分及生产过程的要求较高，硅粉、高效减水剂和钢纤维的掺入也会提高免蒸养RPC的生产成本，阻碍它的推广和使用。免蒸养RPC采用标准的养护条件在一方面已经降低了生产成本，如何降低它原材料的造价而不影响其工作性能是接下来研究工作者的另一个目标。