不同掺量硅灰对活性粉末混凝土力学性能的影响

刘振国

（保定新一代建设工程材料检测有限公司，河北 保定 071051）

1 RPC 概述

活性粉末混凝土是由水泥、石英细砂（不含粗骨料）、磨细石英粉、硅灰、高效减水剂和钢纤维等组成，在凝结、硬化过程中采用加压、加热的养护工艺制得。RPC 设计过程中通过提高颗粒的细度与活性，优化颗粒级配的基础上掺加短细纤维，减少材料内部缺陷，增加密实度，从而获得高强度、高韧性和高耐久性的混凝土。

作为 RPC 主要成分之一的硅灰，由于其填充效应和火山灰效应有助于填充水泥颗粒之间的空隙，增加硅酸盐的聚合度，从而使混凝土获得致密的组织结构和较高强度与耐久性。本试验通过硅灰不同掺量对 RPC 力学性能影响试验，从而确定硅灰对 RPC 的影响。

2 试验材料、步骤、试验方法

2.1 试验原材料

确定使用水泥、粉煤灰、矿粉、石英砂、钢纤维及高效减水剂的性能，对使用的硅灰做出相应的调整。

水泥：根据试验需要选用太行水泥有限公司的P·O42.5 普通硅酸盐水泥（低碱），物理性能见表 1。

表 1 水泥物理力学性能指标

（2）粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰，华北电力厂，性能见表 2。

表 2 粉煤灰的特性指标

（3）矿粉：河北前进钢厂S95级矿渣粉，性能见表3。

表 3 矿粉的特性指标

（4）硅灰；山东三美硅材料有限公司，比表面积18～27m2/g。

（5）钢纤维：长度 12mm，直径 0.2mm，长径比60。

（6）石英砂：粒径 20～40 目、40～70 目和 70～120 目三种。

（7）减水剂：保定慕湖恒源高效减水剂，减水率25.2%，固含量 36.3%。

2.2 不同掺量硅灰性能试验

试验设定除硅灰以外其他原材料相同，硅灰掺量为0～30%，试验设定见表 4。

表 4 试验数据设定

硅灰掺量在 10%～30% 时，有利于钢纤维与基体之间的粘结，钢纤维与基体之间的界面效应能够最大限度的阻止钢纤维的滑动，同时钢纤维和基体界面的结合度和拔出能达到最大。

2.3 试验数据分析

试验数据测定，根据不同掺量的硅灰，试验数据汇总见表 5。硅灰掺量对 RPC 拌合物坍落度的影响见图1，对 RPC 力学性能的影响见图 2～4。

通过图 1，可以看出 RPC 拌合物随着硅灰掺量的增多，坍落度逐渐的减小，拌合物逐渐变得比较粘稠，由于硅灰特别细，比表面积特别大，表面需水量增加，这一作用超出了其填充作用和润滑作用，使得需水量增加。

由图 2、3 和 4 可知，硅灰掺量在 25% 时，RPC 的抗压强度和弹性模量较高，抗压强度达到峰值，有利于RPC 力学性能的发展。

表 5 不同硅灰掺量下 RPC性能

图 1 硅灰掺量对坍落度影响

图 2 硅灰掺量不同对 RPC抗折强度的影响

图 3 硅灰掺量不同对 RPC抗压强度的影响

图 4 硅灰掺量不同对 RPC弹性模量的影响

3 结论

硅灰作为高活性矿物掺合料，是最常见的活性组分。硅灰颗粒较小，填充在不同颗粒空隙之间，提高浆体的密实度。作为球形颗粒，具有很好的润滑作用，提高流变性，促进 C3S 水化，有利于 RPC 早期强度的提高。但是，掺量过高后，使得 RPC 中气泡不易排出，造成强度的下降，从而需要一个适量的掺量。试验确定，硅灰掺量在 25%，RPC 各种力学性能能够达到最优。