不同掺合料对活性粉末混凝土工作性能的影响

黄春霞 杨 谦 韩吉禄

(1.陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000；2.中国长江三峡集团有限公司，湖北 宜昌 443133)

1 引言

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)，去除粗骨料，细化组分粒径，提高组分反应活性，是20世纪90年代开发出的具有高强度及优异耐久性等优点的新型混凝土材料[1]。

2 不同掺合料对活性粉末混凝土工作性能影响分析

混凝土的工作性能主要包括流动性，粘聚性和保水性，三者之间相互关联和制约。粘聚性好的混凝土，保水性也好，但其流动性较差；流动性大的新拌混凝土，往往粘聚性和保水性有变差的趋势。随着现代混凝土技术的发展，施工过程中，大多采用泵送施工等方法，对新拌混凝土的和易性要求很高，三方面工作性能必须协同统一，才能既满足施工要求，又能确保工程质量良好。

活性粉末混凝土的原材料组成主要包括水泥，骨料，钢纤维，矿物添加剂，高性能减水剂等，改变每种材料的种类及掺量等配合比因素，都会对混凝土的工作性能产生影响。本文就材料组成对活性粉末混凝土工作性能的影响进行探讨，为后续制备高性价比的活性粉末混凝土提供参考。

2.1 水泥

有研究发现[2]，在水泥水化过程中粒径小于10μm的颗粒需水量大，主要起早强作用，为保证水泥的流变性，10μm以下的颗粒应小于10%,3μm～30μm 的熟料颗粒主要起强度增长作用,60μm以上的颗粒则对强度增长没有影响。

2.2 粉煤灰

粉煤灰具有“填充”,“活性”和“滚珠”作用，混凝土中适当掺入粉煤灰，可以使活性粉末混凝土的强度和流动度增加[3]。

有学者通过试验研究发现[4]，在活性粉末混凝土中加入适量粉煤灰，坍落度和对应的扩张度均会增加，从而提高工作效率。但随着粉煤灰掺量的逐渐增加，活性粉末混凝土的坍落度和扩张度会出现先增大后缩小的情况。

有试验表明[5]，粉煤灰的掺量为15%的抗压强度高于粉煤灰掺量为30%的抗压强度，说明掺加15%的粉煤灰对其力学性能有较好的影响。

2.3 硅灰

硅灰颗粒较细且活性很高，是活性粉末混凝土获得良好性能所需的一种重要矿物掺和料。硅灰的掺量会明显影响活性粉末混凝土拌合物的流动性，有试验表明[6]，硅灰掺量越小，活性粉末混凝土的坍落度和扩张度就会越大。当硅灰掺量为9%和12%时，混凝土的扩展度分别是0.47和0.53，表明硅灰在12%以下时，混凝土的扩展度随着硅灰掺量的增大而增大。硅灰可以提高活性粉末混凝土的密实度及强度，但是过多的硅灰会影响活性粉末混凝土的匀质性，导致强度出现降低[3]。

2.4 矿粉

矿粉一般是指将开采出来的矿石进行粉碎加工后所得到的料粉，如铁矿粉,磁矿粉等，但是混凝土中常用的矿粉又称为矿渣微粉、粒化高炉矿渣粉等。混凝土中掺入矿粉，可节约水泥用量30%～60%，降低水泥和混凝土工程成本，能够抑制碱骨料反应，显著提高混凝土抗碱骨料反应的能力，改善水泥混凝土的和易性等工作性能。

2.5 石英砂

活性粉末混凝土与普通混凝土相比，没有碎石等粗骨料，除胶凝材料外，石英砂就是其主要的骨料之一。石英砂是石英石经破碎加工而成的颗粒，其主要矿物成分是SiO2，其颜色为乳白色,或无色半透明状。

有试验表明，砂胶比对活性粉末混凝土强度的影响存在饱和点，砂胶比为0.90时，28d标养抗压强度达到峰值,当超过0.90时，随着砂胶比的增加强度逐渐降低[7]。

2.6 钢纤维

素活性粉末混凝土是一种脆性材料，主要通过掺入纤维来增强其延性和韧性，目前常用的纤维有镀铜纤维，不锈钢纤维及聚乙烯纤维等。镀铜纤维在使用过程中十分容易发生锈蚀，从而使混凝土表面出现锈渍，聚乙烯纤维能解决镀铜纤维的锈蚀问题，但研究发现聚乙烯纤维对活性粉末混凝土力学性能的提高有限,不锈钢纤维耐高温,耐锈蚀性能好，在海洋工程中，可以替代镀铜纤维，使活性粉末混凝土具有更好的耐久性[8]。

3 提高活性粉末混凝土工作性能的措施

在实际施工中，为提高活性粉末混凝土的扩展度和流动性等工作性能，可采取以下措施。

(1)加强称量设备的保养与校核，确保投料准确。

(2)取样应取搅拌运输车卸料过程中的1/4～3/4，数量应取混凝土质量检验项目用量的1.5倍，且不少于0.02m3。

(3)装试模时，应分两层装，每层装料厚度大致相等，采用人工插捣的方式，每层插捣次数应根据试件的截面而定，一般每100cm2截面积不少于12次。

4 活性粉末混凝土应用前景分析

住房和城乡建设部发布《“十三五”装配式建筑行动方案》(建科[2017]77号)提出：“到2020年，全国装配式建筑占新建建筑比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上，积极推进地区达到15%以上，鼓励推进地区达到10%以上……到2020年，培育50个以上装配式建筑示范城市，200个以上装配式建筑产业基地，500个以上装配式建筑示范工程，建设30个以上装配式建筑科技创新基地。”“到2020年，绿色建材在装配式建筑中的应用比例达到50%以上。”本次项目重点研究的矿物掺和料活性粉末混凝土就是绿色建材的一种，在未来建设工程中有广阔的应用前景。