活性粉末混凝土材料的试验研究（一）

活性粉末混凝土(RPC)作为一种新型水泥基结构材料，具有超高强度、高耐久性、高韧性和良好的体积稳定性等优异性能，已进入实际应用阶段。本文将结合试验研究阐述配合比因素对活性粉末混凝土强度的影响以及活性粉末混凝土的微观机理。
关键词:活性粉末混凝土制备原理
1。概述
活性粉末混凝土(以下简称RPC)是20世纪90年代中期利用常规水泥等材料发展起来的一种具有超高强度、高耐久性、高韧性和良好体积稳定性的水泥基材料。它的强度等级可分为200MPa、500MPa和800MPa。这种材料已成为国际建筑工程领域的研究热点。
1993年，法国布伊格公司研制成功RPC，并与美国陆军工程兵团合作生产RPC产品；加拿大于1994年开始工业试验。在环境恶劣的魁北克舍布鲁克用RPC制作预制构件，现场组装了一座跨度为70m的单跨桥梁，供行人和自行车通行。韩国首尔用RPC材料建造了一座跨度120m的拱桥；2001年，美国在伊利诺伊州用RPC材料建造了一个直径18米的圆形屋顶。在澳大利亚，RPC材料的公路桥即将问世；在欧洲，一座横跨克罗地亚巴卡尔海峡的432米RPC拱桥也正在加拿大的舍布鲁克步行/自行车桥上与RPC一起建造。国内对RPC材料的研究主要集中在几所高校。目前，通过对材料配合比的研究，已经制备了RPC材料的小试件。其抗压强度超过200MPa，抗折强度高达50MPa，断裂能超过4.6× 104mpa，弹性模量超过4.6× 104mpa。RPC的基本制备原理是通过提高组分的细度和活性，最大限度地减少材料的内部缺陷(孔隙和微裂纹)。从而获得超高强度和高耐久性。它的开发是按照以下原则进行的:
1。提高系统的均匀性RPC采用以下方法来提高均匀性:用细骨料代替粗骨料；提高浆体的力学性能，RPC中浆体的弹性模量高达50 MPa甚至更高；降低骨料与泥浆的比例。上述措施可以有效地提高均匀性。
2。提高水泥浆的密实度。从原材料选择和成型工艺两方面提高混凝土的密实度。为了获得高密度的混凝土，在制备RPC时原材料的选择可以遵循以下原则:
由若干级分组成的级配，每一级分都有一个致密的颗粒范围；等级应划分清楚，相邻两个等级的平均直径之比大于13；选择水泥时要考虑超塑化剂，两者要相容，其掺量可通过流变分析确定。水的消耗量可以通过流变学和相对密度来确定。
混凝土成型时，对新拌混凝土施加围压可以产生以下有益效果:减少新拌混凝土中截留的空气体，可以排出或显著减少新拌混凝土中的气泡；排除多余水分，使活性粉末混凝土的水胶比降低，密实度相应提高；化学收缩的补偿，消除由化学收缩引起的样品中的一些孔隙。上述三种效应叠加，可使混凝土相对密实度提高6%以上，因此在混凝土成型过程中对新拌混凝土施加围压，可有效提高混凝土密实度。
3。热处理改善了微观结构。热处理主要改善活性粉末混凝土的微观结构。对活性粉末混凝土进行90%热处理后，混凝土的水化速度明显加快，形成的水化物的微观结构也发生了变化。
另外，热处理可以大大加速硅灰的火山灰反应，生成低碱水合硅酸钙，降低Ca(OH)2的含量。实验证明，在250℃时，水化产物C-S-H凝胶可以脱水并形成硬硅钙石晶体，有利于强度的提高。
4。加入钢纤维增加韧性加入钢纤维后，RPC的韧性可以大大提高，其断裂能可以达到20000 ~ 40000J/m2。RPC一般采用长度为13mm，直径为0.15mm的钢纤维，钢纤维的掺量为混凝土体积的1.5% ~ 3%。通过试验对比，RPC的断裂能高于掺有长度为3 mm的凹凸型短钢纤维的混凝土。
为了研究上述因素对RPC材料强度的影响，本试验主要采用不同水胶比、骨料类型和级配、钢纤维类型和厚度形成RPC试件，测试其强度，然后分析上述配合比因素对RPC强度的影响。