國家產(chǎn)品標準_活性粉末混凝土_內(nèi)容簡介

1、國家產(chǎn)品標準《 活性粉末混凝土》 內(nèi)容簡介*閻培渝( 清華大學土木工程系， 北京 100084)［ 摘要］ 闡述了活性粉末混凝土的發(fā)展歷史、 基本性能與應用領域， 詳細介紹了近期編制完成的國家產(chǎn)品標準《活性粉末混凝土》 的主要內(nèi)容， 包括活性粉末混凝土的分類與性能、 原材料、 配合比設計原則、 生產(chǎn)、 性能檢驗與評定 等方面的規(guī)定。希望對從事相關行業(yè)人員理解本規(guī)范的內(nèi)容有所幫助。［ 關鍵詞］ 混凝土; 活性粉末混凝土; 配合比; 規(guī)范

2、［ 中圖分類號］ TU528 ［ 文獻標識碼］ A ［ 文章編號］1002- 8498( 2014) 24- 0112- 05Introduction of National Production Standard:Ｒeactive Powder ConcreteYan Peiyu( Department of Civil Engineering， Tsinghua University， Beijing 100084， China

3、)Abstract: The development， basic performance and application field of reactive powder concrete isdescribed， and the main content of the national production standard: Ｒeactive powder concrete， which has complied re

4、cently，are introduced in detail，such as reactive powder concrete classification and performance， raw materials，mix proportion design principle，production，properties detection and estimation， etc． There is a good wish f

5、or the corresponding engineer to understand the standard．Key words: concrete; activated powder concrete; mix proportion; standards隨著科學技術的發(fā)展， 混凝土強度等級一直在不斷提高， 高強和超高強混凝土( 60 ～ 140MPa) 已經(jīng) 成功應用于結構工程中。目前， 國際上較為通用的 配制高強混凝土( 10

6、0MPa ) 的技術為“硅酸鹽水泥+ 硅灰 + 高效減水劑” 。但高強混凝土的抗彎抗拉 強度仍然不高， 必須通過配筋來增加結構的強度， 而大量配筋又帶來施工澆筑的困難， 同時由于混凝 土收縮變形受鋼筋的約束還會引起應力， 導致開 裂， 對耐久性產(chǎn)生不利的影響。而且在高強混凝土 中， 粗骨料與漿體的界面薄弱區(qū)形成的缺陷也會造 成混凝土強度與耐久性的降低。會， 會上就 ＲPC 的原理、 性能和應用進行了廣泛而深入的探討。與會專家一致認為

7、: 作為一類新型超 高性能混凝土材 料， ＲPC 具 有 廣 闊 的 應 用 前 景。2005， 2008 年和 2012 年在德國 Kassel 大學召開了 3 次超高性能混凝土( UHPC) 國際會議， 深入探討了 ＲPC 的制備、 微結構特征和性能， 在會上介紹了許 多實際工程應用案例， 并討論了相關歐洲技術標準 的制訂問題。2013 年 10 月在 ＲPC 的發(fā)源地法國馬 賽召 開 了 超 高 性 能 纖

8、 維 增 強 混 凝 土 國 際 會 議 ( UHPFＲC 2013) ， 交流了歐洲與美國等地最新的研 究與應用成果。ＲPC 已從最初主要用于人行橋的 建設擴展到公路與鐵路橋梁、 建筑外裝飾墻、 既有 結構加固、 抗震抗爆結構、 特殊建筑構件等。雖然 ＲPC 問世的時間不長， 但因 ＲPC 具有良 好的力學性能和優(yōu)異的耐久性， 在短短的幾年內(nèi)， 就已經(jīng)在工程建設領域獲得了應用。世界上第 1 座 以 ＲPC 為結構材料的步行橋位

9、于加拿大魁北克省 的 Sherbrooke 市。該橋采用鋼管 ＲPC 桁架結構， 跨 度 60m， 橋面寬 4. 2m。橋面板厚 30mm。桁架腹桿 為 150 × 3mm 的不銹鋼管， 內(nèi)灌 ＲPC200。下弦為針 對 以 上 問 題， 20 世 紀 年 代，法 國 80BOUYGUES 公司研制出一種新的超高性能的水泥基復合 材 料— — —活性粉末混凝土 ( reactive powderconcr

10、ete， ＲPC) 。ＲPC 的抗壓強度可以達到 200MPa以上。1998 年 8 月， 在加拿大 Sherbrooke 市召開了 第一次以 ＲPC 和高性能混凝土為主題的國際研討* 教育部博士點基金項目( 20130002110033)［ 作者簡介 ］ 閻培渝， 教授， E- mail: yanpy@ tsinghua． edu． cn［ 收稿日期 ］ 2014- 09- 28施工技術 第 43 卷 114性粉末混凝土的等級，

11、對于抗壓強度的要求可以降低。活性粉末混凝土的耐久性能應符合表 2 的規(guī) 定。活性粉末混凝土的耐久性能優(yōu)異， 在一般環(huán)境 使用時均不會出現(xiàn)耐久性低下的問題。表 2 活性粉末混凝土的耐久性Table 2 Durability performance of reactive powder concrete維性能檢驗沒有相應的標準， 所以本標準專門制訂了附錄 A， 規(guī)范鋼纖維的性能檢驗規(guī)定。有機合成 纖維的用量較少， 但種類多。本標準

12、列出了常用的幾種有機合成纖維， 形狀 有單絲或束狀單絲， 并規(guī)定了其性能指標和性能檢 驗方法， 使用者可根據(jù)情況選用。3 活性粉末混凝土的配合比設計為獲得所需要的性能， 活性粉末混凝土的組成 材料應該形成連續(xù)的顆粒級配。如何獲得這樣的 顆粒級配， 并且具有很好的膠凝性能， 尚沒有一個 成熟的配合比設計方法。所以在本標準中， 只是定 性地提出了 3 條要求。由于在活性粉末混凝土分級時沒有采用抗壓 強度標準值的概念， 在確定配制強度時就不

13、能考慮 標準差和強度保證率。為保證配制的混凝土的性 能滿足使用要求， 在確定活性粉末混凝土配制強度 時， 仍需要高于設計所選定的混凝土等級對應的強 度值。因活性粉末混凝土的強度在 100 ～ 200MPa， 兩相鄰等級間相差 20MPa。規(guī)定的強度富裕系數(shù)不 應使配制強度超出到上一等級。所以強度富裕系 數(shù)取 1. 1。這樣， 即使是最高等級， 其配制強度也只 提高 20MPa?；钚苑勰┗炷恋乃z比、 膠凝材料用量和鋼 纖維摻量宜

14、符合表 3 的規(guī)定。表 3 所給出的推薦值 是大量工程經(jīng)驗的總結。在實際使用時， 應根據(jù)所 使用的膠凝材料的活性和顆粒粒度分布， 確定膠凝 材料中水泥與各種輔助性膠凝材料的比例以及膠 凝材料總量。鋼纖維的用量對于抗折強度的影響 大于抗壓強度。應根據(jù)抗折強度的要求來確定鋼 纖維的摻量。表 3 活性粉末混凝土的水膠比、 膠凝材料 用量和鋼纖維摻量Table 3 Water- binder ratio， cementitious m

15、aterialcontent and steel fiber amount in reactive powder concrete抗凍性( 快凍法)抗氯離子滲透性( 電量法) / C抗硫酸鹽侵蝕性≥F500 ≤100 ≥KS120注: 采用電量法測試活性粉末混凝土的抗氯離子滲透性時， 試件不應摻加鋼纖維等導電介質2 活性粉末混凝土的原材料活性粉末混凝土的原材料包括水泥、 礦物摻和 料、 細骨料和外加劑。水泥宜采用硅酸鹽水泥或普 通

16、硅酸鹽水泥。應使用優(yōu)質礦物摻和料， 推薦采用 I 級粉煤灰、 S95 以上等級的?；郀t礦渣粉和 G85 以上等級的鋼鐵渣粉。硅灰是活性粉末混凝土不 可缺少的礦物摻和料。在活性粉末混凝土顆粒級 配設計時， 硅灰是最細的組分， 是使顆粒組成實現(xiàn) 最密實堆積的最重要部分。摻加硅灰可增加硬化 漿體的密實度， 提高混凝土強度?；钚苑勰┗炷?不使用粒徑 ＞ 5mm 的粗骨料， 從而消除了粗骨料與硬化膠凝材料漿體之間的過渡區(qū)， 消除了薄弱區(qū)，使

17、活性粉末混凝土的性能大幅提高。Z 類活性粉末混凝土在工廠預制， 其所用骨料 應為單粒級石英砂和石英粉。石英砂分為 3 個粒 級， 分別為粗 粒 徑 砂 ( 1. 25 ～ 0. 63mm ) 、 中 粒 徑 砂( 0. 63 ～ 0. 315mm) 和細粒徑砂( 0. 315 ～ 0. 16mm) ，使用時按 一 定 比 例 摻 配。 石 英 粉 中 公 稱 粒 徑 ＜0. 16mm 的顆粒的體積比例應 ＞ 95%

18、， 其顆粒粒徑 正好位于石英砂與膠凝材料之間， 有助于形成連續(xù) 級配。Ｒ120 級以下的 X 類活性粉末混凝土是現(xiàn)場 澆筑， 對于強度的要求較低， 因此對于骨料的要求 較低， 可選用級配Ⅱ 區(qū)的中砂， 從而降低混凝土的 成本?；钚苑勰┗炷恋乃z比低， 需要使用具有 高減水率， 但緩凝效果不強的高效減水劑。聚羧酸 減水劑是最滿足要求的減水劑， 應優(yōu)先采用。為達到增韌效果， 在混凝土斷裂時， 其中的鋼 纖維應被拔出， 而不是被拉斷。所以

19、應使用高強度 的圓截面直鋼纖維。為了與細砂相匹配， 所用鋼纖 維應直徑細。纖維的長徑比應在一最佳范圍內(nèi)， 使 得纖維具有最佳的錨固效果又不易纏繞結團。對 于粗纖維， 這個最佳長徑比范圍為 40 ～ 60， 對于微 細纖維可以高一些。活性粉末混凝土使用的鋼纖膠凝材料用量 /( kg· m － 3 )鋼纖維摻量 /% ( 體積分數(shù)) 等級 水膠比ＲPC100ＲPC120ＲPC140ＲPC160ＲPC180≤0. 22 ≤0