活性粉末混凝土(RPC)培訓材料22頁

1、活性粉末混凝土（RPC）培訓材料目 錄一、RPC應用依據-2二、RPC簡介-3、概述-3、技術指標-4、材料特點-5、與普通混凝土產品性能比較-6、工程實例-6三、 RPC蓋板生產技術體系介紹-8、設計-8、生產工藝-8、原材料-9、裝備-10、生產組織-11、技術標準及產品檢驗-12、標志、貯存、包裝及運輸-14四、RPC蓋板生產過程中常見問題與控制方法-16一、 RPC應用依據按照鐵道部建設管理司建技2009 52號電報要求，客運專線鐵路路基和橋梁地段電纜槽蓋板統(tǒng)一按照活性粉末混凝土（RPC）蓋板設計和施工。鐵道部工程管理中心工管技2009 75號文件對活性粉末混凝土（RPC)蓋板工程實施

2、、過程質量控制和檢驗提出了明確要求。二、 RPC簡介1. 概述混凝土發(fā)展史：19世紀20年代出現(xiàn)波特蘭水泥，開始使用混凝土。19世紀60年代出現(xiàn)鋼筋混凝土結構。20世紀20-30年代提出水灰比理論和恒定水量定則，開始應用減水劑，出現(xiàn)預應力混凝土結構。20世紀50-60年代出現(xiàn)高效減水劑。20世紀70年代出現(xiàn)高強混凝土。20世紀90年代提出高性能混凝土。高性能混凝土出現(xiàn)更主要因素是混凝土耐久性要求?；钚苑勰┗炷辆褪窃诖吮尘跋卵邪l(fā)出的超高性能混凝土。活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，簡稱RPC）是國外于20世紀90年代中開發(fā)出的一種高強度、高韌性、高耐久性的新型材

3、料，由高活性的復合摻合料、水泥、石英砂、鋼纖維等組分，經高溫熱合等工藝制備而成。該技術經十余年的持續(xù)深入研究和為數眾多的工程應用，形成了較完整的材料理論體系，積累了豐富的工程實踐案例。由于RPC材料所具有的良好性能參數，其產品具有高強度、高耐久性、纖薄輕質的特點，易于造型、外形美觀，整個壽命周期內使用成本大幅度降低，其產品具有優(yōu)異的性能價格比。 RPC的基本配制原理： 通過提高組分的細度與活性，使材料內部的缺陷（孔隙與微裂縫）減小到最少，獲得超高強度與高耐久性。原材料中活性組分主要由復合摻合料提供，活性組分的粒徑在0.1m到1mm之間。RPC配制的基本原則： （1）去除粗骨料以提高勻質性； （

4、2）通過最佳顆粒級配以提高密實度； （3）通過后凝固的熱處理改進微結構； （4）摻入短細鋼纖維以提高韌性； （5）保持攪拌和澆筑盡可能地與現(xiàn)有習慣的做法接近，以利于工程應用。RPC的配合比設計方法：RPC配合比設計以最大密實度理論的物理模型為依據，采用最優(yōu)的顆粒級配，考慮顆粒間的物理化學反應，形成均勻的內部結構，以達到高性能指標?；钚苑勰┗炷列阅苤笜烁鶕姸确譃?級（見表1）。針對每個工程，根據設計要求與施工條件選取適宜的材料性能指標。包括：抗壓強度、抗折強度、彈性模量、抗?jié)B等級、抗凍標號、氯離子滲透性等。2. 技術指標表1 活性粉末混凝土主要性能指標強度等級抗壓強度MPa抗折強度MPa彈性

5、模量GPa抗凍等級電通量C容 重kg/m3R1001001245F5005024002500R1201201446F5005024002500R1301301646F6004024002500R1401401846F6004024002500R1601602248F6004024002500表2 活性粉末混凝土設計值與允許應力值強度等級強度設計值（MPa）允許應力值（MPa）軸心抗壓強度彎曲抗壓強度彎曲抗拉強度中心受壓彎曲及偏心受壓彎曲受拉純剪應力有腹筋主拉應力無腹筋主拉應力R10090851234426610.84R1201051001437507712.64R130115110164455

6、8814.45R1401251201848609916.26R160140136225468111119.873. 材料特點（1）、高強度、高安全性和可靠性。RPC材料抗壓強度為高強混凝土2-4倍，抗折強度為高強混凝土4-6倍,抗沖擊能力 強，斷裂韌性比普通混凝土高百倍以上，具有很高的安全性和可靠性，產品反復搬運擺放不掉角、開裂、破邊。（2）、高耐久性。RPC材料的各組分具有很好的適應性，性能指標長期穩(wěn)定，不降低。RPC材料的抗?jié)B性指標、600次快速抗凍融指標、氯離子滲透性指標等耐久性參數遠高于普通混凝土，產品具有很高的物理穩(wěn)定性，能有效阻止有害介質的侵入，使得產品壽命大幅度延長。（3）、輕質

7、。RPC材料容重與普通混凝土基本相同，由于其具有的超高強度，同樣承載力下，RPC構件重量僅為普通混凝土的1/21/3左右，大大降低了橋面的二期載重。（4）、質量穩(wěn)定、易于造型、外形美觀。RPC產品采用工廠化生產工藝，其產品質量穩(wěn)定可靠，外形尺寸規(guī)整統(tǒng)一。由于不配受力鋼筋和粗骨料，因此可根據用戶需求制出多種造型和花紋。（5）、使用壽命長、長期效益顯著。RPC屬無機非金屬材料，無老化問題。又由于其高強度、高耐久性，其產品使用壽命可等同于甚至長于主體結構，使用過程中無須維護，長期經濟效益顯著。（6）、節(jié)能環(huán)保。用RPC材料替代傳統(tǒng)材料，大量減少鋼材、水泥用量，鋼材和水泥這兩種材料都大量消耗不可再生資

8、源，且生產過程能源消耗高、CO2排放量大。節(jié)約能源、保護資源，有利于環(huán)境保護。 以客專為例，每公里橋梁電纜槽蓋板需鋼筋混凝土142.56立方，由蓋板附加的載荷約342噸；采用RPC電纜槽蓋板每公里橋梁需RPC材料47.52立方，由蓋板附加的載荷約114噸。采用RPC電纜槽蓋板比采用普通鋼筋混凝土蓋板，每公里橋梁可減少混凝土約95立方，減少附加載荷228噸，對改善橋梁使用工況有著重要意義。4. 與普通混凝土產品性能比較材料強 度壽 命重 量質量及外觀施工性能C40等級低，需配筋承受拉應力。壽命短，經常更換，維護費用高。重。生產過程造成質量不穩(wěn)定，外觀尺寸不宜保證，易掉角、開裂、破邊，不易造型，外

9、觀差。重量大，運輸安裝成本大。RPC等級高，抗拉強度高，不配受力鋼筋。壽命長，耐久性好，幾乎無維護費用。尤其適用于高寒、腐蝕性強和維修養(yǎng)護不便地區(qū)。蓋板重量減輕50%以上。工業(yè)化生產，質量穩(wěn)定，尺寸規(guī)整，不易掉角、開裂破邊，易于造型，外觀美觀。工業(yè)化生產，質量穩(wěn)定，尺寸規(guī)整，不易掉角、開裂破邊，易于造型，外觀美觀。輕，易于運輸，可鉆孔、切割，施工方便，運輸安裝成本低。5. 工程實例國外工程實例：1994年加拿大用RPC預制件現(xiàn)場拼裝一座跨長70m 的人行桁架橋。韓國用RPC材料建造了一座跨度120m的拱橋。2001年美國用RPC建成了18m直徑的圓形屋蓋澳大利亞，用RPC建造了公路橋梁。國內工

10、程實例：2003年北京五環(huán)路跨石景山南站斜拉橋采用了RPC蓋板，至今效果良好。青藏鐵路進行了RPC人行道試驗性應用。2006年遷曹線架設了RPC低高度試驗梁。2007年襄渝鐵路二線鋪設RPC人行道板。2007年鄭西客專采用了RPC電纜槽蓋板。2008年薊港鐵路設計了30米跨RPC低高度梁。2009年以來RPC電纜槽蓋板在京滬高鐵、哈大客專、寧杭客專、京石客專、石武客專、廈深客專等工程的橋梁和路基累計使用近800萬平方米。三、 RPC蓋板生產技術體系介紹1. 蓋板設計采用RPC材料可減小蓋板自重，方便運輸和安裝，降低橋梁總體荷載，提高蓋板使用壽命，大大減少維修工作量。RPC蓋板在鐵路工程應用具有

11、產品更新?lián)Q代的意義，必將帶來重大的經濟和社會效益。設計依據高速鐵路設計規(guī)范（試行） TB10621-2009鐵路橋涵設計基本規(guī)范 TB10002.1-2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范 TB10002.3-2005客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件 科技基【2006】129號設計荷載客專橋梁RPC電纜槽蓋板承受作業(yè)通道豎向靜活載5KN/m2。并按1.5KN集中荷載驗算。產品檢驗時要按控制荷載檢驗。RPC電纜槽蓋板平面尺寸按通橋（2008）8388A和通路（2010）8401圖集。按荷載經有限元計算，不考慮橋檢車荷載，電纜槽蓋板采用2.5cm厚度可

12、完全滿足使用要求。特殊情況經設計計算確定。2. 生產工藝RPC電纜槽蓋板生產工藝流程RPC電纜槽蓋板主要生產工藝流程依照“原材料配料攪拌分料震搗成型脫模養(yǎng)護降溫成品”進行。 工藝要點：（1）、計量：精度要求更高。水泥、復合摻合料 1%；骨料2%；水、化學增強劑0.5%； 鋼纖維1.0%。 （2）、攪拌：采用專用設備，強制高速攪拌。（3）、嚴格控制水灰比，要求小于0.2。（4）、投料順序應為干料先預攪拌均勻，再加水、化學增強劑攪拌。（5）、攪拌、運輸、澆筑應在10以上的環(huán)境下完成。（6）、拌合物坍落度宜控制在140mm180mm。（7）、 應采用振動臺振搗，振動時間不得短于120秒。（8）、 采

13、用自動控制系統(tǒng)進行蒸汽養(yǎng)護，養(yǎng)護分為靜停、初養(yǎng)、終養(yǎng)及自然養(yǎng)護等四個階段。初養(yǎng)溫度453，恒溫24小時 。終養(yǎng)溫度805，恒溫24小時。要嚴格控制溫度和時間。（9）、脫模時控制蓋板與環(huán)境溫差不大于15 。終養(yǎng)結束出窯時控制蓋板與環(huán)境溫差不大于20 。3. 原材料水泥：應采用強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥性能及檢驗要求應符合TB/T3275規(guī)定。石英砂：石英砂分粗粒徑砂（1.250.63mm）、中粒徑砂（0.630.315mm）和細粒徑砂（0.3150.16 mm）三個粒級，分級計量。指標如下： 序號項目性能指標1SiO2含量97%2氯離子含量0.02%3SO3含量0.

14、50%4云母含量0.50%5含泥量0.50% 注：SiO2含量按JC/T874規(guī)定檢驗。 鋼纖維：采用圓截面纖維，抗拉強度2850MPa。外加劑：應選用活性粉末混凝土材料用化學增強劑，并應與所用水泥及復合摻合料的適應性能良好。主要指標：減水率29%、氯離子含量（按折固含量計）0.6%、硫酸鈉含量(按折固含量計)1.5%、固含量30% 。該化學增強劑不僅有高效減水作用，同時與水泥、摻合料共同作用，具有增強、增塑功能，保證RPC性能指標。復合摻合料：為RPC組分中活性成分的主要提供者，具有增加強度和降低拌合物粘度的功能，在高溫下與水泥、化學增強劑、石英砂共同作用實現(xiàn)RPC高性能指標。 復合摻合料、

15、化學增強劑、鋼纖維構成RPC的核心原材料，是影響RPC性能指標的關鍵因素。材料進場檢驗流程圖 合格用于施工組織材料進場合格取樣檢測初步檢驗 合格提交材料計劃選定合格供應商調查及取樣檢測不合格清退出場不合格處理或清退出場4. 設備由于工藝和材料方面和普通混凝土存在顯著差異，因此其生產過程中對于生產設備有一定特殊性要求，除鍋爐、裝載機、叉車等通用設備外，RPC生產過程中還需要配備專用生產線，才能滿足其計量、攪拌、分料、成型和養(yǎng)護溫度控制的要求。計量系統(tǒng)：蓋板生產每盤上料數量少，同樣計量精度時對設備精度要求更高，普通混凝土攪拌站計量系統(tǒng)達不到要求，需選用計量精度更高的系統(tǒng)才能保證上料計量要求。攪拌系

16、統(tǒng)：RPC拌合物黏度較大，要求攪拌設備具有較強的攪拌力才能拌合均勻。攪拌設備應采用專用的強制式攪拌機，攪拌機轉速不低于45r/min 。成型系統(tǒng)：因材料特性及蓋板每盤生產數量大、拌合物入模時間不能過長，需配備專用的機械化分料成型設備。溫度控制系統(tǒng)：養(yǎng)護工藝對溫度控制要求高，尤其是控制降溫過程，要保證蓋板降溫至與環(huán)境溫差小于15 才能拆模（避免蓋板因溫度應力開裂），且蓋板養(yǎng)護數量大，需配備專用的具有升溫、恒溫、降溫自動控制的養(yǎng)護設備，才能滿足生產要求。5. 生產組織鐵道部建設管理司建技2009 52號電報和鐵道部工程管理中心工管技2009 75號文件對活性粉末混凝土（RPC)蓋板的生產組織都提出

17、了具體要求。考慮到生產能力和運輸費用，降低總體工程成本，蓋板場一般供應半徑為100150公里，可充分利用沿線的梁場、拌合站、庫房及原材料、成品存放場所。單生產線蓋板場主要指標：生產用地 11600m2總建筑面積 3900m2其中：主生產車間 1200 m2 原料棚 500 m2 辦公、生活用房 500 m2電力總容量 150kw蒸汽用量 1500kg/h日用水量 40t/d職工人數（雙班） 123人建廠總投資 460萬元其中：設備、工裝 260萬元 土建 200萬元產能（雙班） 1400平米/日，3.5萬平米/月，35萬平米/年年度凈生產時間 10個月建廠工期 3個月6. 技術標準及檢驗200

18、6年鐵道部科技司頒布了客運專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術條件科技基【2006】129號。為RPC電纜槽蓋板的應用提供了依據。2010年根據鐵道部經濟規(guī)劃研究院關于申報2010年鐵道部標準項目編制人員的函（經規(guī)標準函201028號）文件的要求，進行部標準的編寫工作。該標準可使廣大的設計、施工人員了解活性粉末混凝土的各項性能，同時為設計、制造、施工及檢驗等工作提供執(zhí)行標準。2012年6月部標準鐵路電纜槽蓋板和人行道步板 第2部分 活性粉末混凝土型編寫完成并通過審查，等待正式發(fā)布。技術條件的主要修訂內容：1) 引用的規(guī)范：原暫行技術條件中引用的部分技術規(guī)范已經進行了修訂，本

19、次進一步探討了修訂的規(guī)范在本技術條件中的適用性。2) 根據高速鐵路技術條件，同時考慮普通鐵路人行道步板，給出了一系列的活性粉末混凝土材料主要技術指標以及容許應力值。3) 補充和完善了主要原材料的性能要求和檢驗方法。4) 補充完善了活性粉末混凝土的施工配合比設計原則。5) 對活性粉末混凝土構件的模板、澆筑、構件養(yǎng)護等施工工藝做了補充。6) 對檢驗標準和試驗方法進行了細化，根據實際應用情況對外觀質量、尺寸偏差等部分檢驗項目進行了修訂，進一步充實完善構件性能的檢驗，并以附錄形式列出了詳細檢驗要求與方法。7) 增加了對構件存放、裝卸及運輸等的要求，以防后期對構件造成損壞。8) 增加和修訂了附錄（規(guī)范性

20、附錄）。審批過的標準中對蓋板生產的原材料及成品檢驗給出了明確要求。原材料檢驗：標準中給出了各項原材料的技術指標，附錄A原材料及性能檢驗要求規(guī)定了原材料進行初次檢查、復檢和批量抽檢的項目和頻次。新標準對RPC蓋板檢驗的規(guī)定：6 檢驗規(guī)則6.1 一般要求蓋板檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。6.2 出廠檢驗出廠檢驗項目應包括混凝土抗壓強度、蓋板的外觀質量、尺寸偏差和抗裂承載力試驗。出廠檢驗應符合表5的規(guī)定。保護層厚度檢驗試件可采用承載力試驗試件。表5 出廠檢驗要求項 目檢驗頻次樣本數量混凝土抗壓強度生產工作日1組外觀質量3000塊1批20塊尺寸偏差3000塊1批20塊抗裂承載力30000塊1批3塊保護層

21、厚度30000塊1批3塊6.3 型式檢驗6.3.1 在下列情況下應進行型式檢驗：a) 蓋板批量投產前；b) 在正式生產過程中，如材料、配比及生產工藝等有較大變化時；c) 批量生產過程中，每年或每生產500000塊蓋板時； d) 長期（一年以上）停產又恢復生產時。6.3.2 項目 型式檢驗項目應包括基材抗壓強度、靜力受壓彈性模量、電通量、抗凍性和蓋板的外觀質量、尺寸偏差和抗裂及破壞荷載試驗。6.4 判定規(guī)則同時符合下列條件者為合格品：a) 活性粉末混凝土性能符合表1的規(guī)定；b) 蓋板的外觀質量、尺寸偏差符合表6和表7的規(guī)定。對于檢查項別A類不允許超差，對于檢查項別B類允許超差項點數的單項超偏率不

22、大于10%，對于檢查項別C類允許各項超偏數累計不大于C類檢查項點數的20%。c) 所抽3塊蓋板的承載力符合第4.5.4條規(guī)定時。若有一塊不符合規(guī)定時，則應從同批蓋板中抽取加倍數量進行復檢，復檢結果全部符合規(guī)定時。表6 外觀質量項 目檢查項別單位質量要求正面粘皮及缺損的最大投影長度Bmm5缺棱掉角的最大投影長度Bmm10裂 紋正 面A無肉眼可見裂紋底 面A無分 層A無表7 尺寸允許偏差項 目檢查項別單位質量要求長度、寬度Bmm+1,-3長度差、寬度差Bmm3.0厚 度Bmm2.0厚度差Bmm2.0正面平整度Bmm/m2.0垂直度Bmm4.0保護層厚度偏差Bmm3.07. 標志、貯存、包裝及運輸標

23、志：在蓋板側面采用不掉色的顏色標明生產廠名稱或商標、生產日期及批號。出廠合格證應包括下列內容：a) 合格證編號及日期；b) 采用標準代號；c) 生產企業(yè)名稱、商標和地址；d) 規(guī)格、型號；e) 批量編號、數量；g) 檢驗部門與檢驗人員的簽字蓋章。貯存：蓋板室外堆放時不應污染，堆放場地應堅實平坦，不同品種、不同規(guī)格、不同等級的產品應分別堆放。包裝：蓋板出廠時應包裝牢固，便于機械裝卸及蓋板保護。運輸：在裝卸和運輸過程中，不應受到損傷。四、 RPC蓋板生產過程中常見問題及控制方法自2009年RPC蓋板在客運專線全面推廣以來，RPC蓋板生產及安裝過程中， 個別項目中出現(xiàn)的問題有：強度不足、蜂窩麻面、厚度偏差超標、翹曲、裂紋等。上述問題產生的原因并不在于RPC技術自身，而是部分生產單位不嚴格按部頒技術標準和管理文件規(guī)定組織生產施工所致。凡是產生質量問題的項目都有著一定的共性，即現(xiàn)場組織和監(jiān)管不嚴格。目前普遍發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象有：工藝不完整不規(guī)范、工