RPC(活性粉末溷凝土)材料簡介

RPC（活性粉煤灰混凝土）材料簡介北京惠誠基業(yè)工程技術有限責任公司活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete,以下簡稱RPC是繼高強、高性能混凝土之后，20世紀90年代初開發(fā)出的超高強度、高韌性、高耐久性、體積穩(wěn)定性良好的新型材料。它是DSP（DensfiedSystemcontainingultra-fineParticles） 材料與纖維增強材料相復合的高技術混凝土。根據其組成和熱處理方式的不同，這種混凝土的抗壓強度可以達到200MPa至800MPa抗拉強度可以達到20MPa至50MPa彈性,K量為40Gpa至60Gpa；斷裂韌性高達40000J/m2,是普通混凝土的250倍，可與金屬鋁媲美；氯離子滲透性是高強混凝土的1/25,抗?jié)B透能力極強；300次快速凍融循環(huán)后，試樣未受損，耐久性因子高達100%預應力活性粉末混凝土梁的抗彎強度與其自重之比接近于鋼梁。RPCft工程結構中的應用可以解決目前的高強與高性能混凝土抗拉強度不夠高、脆性大、體積穩(wěn)定性不良等缺點，同時還可以解決鋼結構的投資高、防火性能差、易銹蝕等問題。RPC的強度等級可分為200MPSa、500MPSa和800MPSa。其中200MPSaRPC已在工程中應用，500Mp搬RPC尚處在試驗室研究階段，800Mp搬RPC則處在試驗室試配階段。從工程應用角度來看，活性粉末混凝土有以下的優(yōu)點：⑴RPCT以有效地減輕2構物的自重。RPCft有很高的抗壓強度和抗剪強度，在結構設計中可以采用更薄的截面或具有創(chuàng)新性的截面形狀， 從而使結構自重比普通混凝土結構輕得多。⑵可以大幅度提高結構物的耐久性。RPC材料減小了界面過渡區(qū)的厚度與范圍。骨料粒徑的減小，其自身存在缺陷的機率減小，整個基體的缺陷也減少。RPC十分密實，孔隙率極低，它不但能夠阻止放射性物質從內部泄漏， 而且能夠抵御外部侵蝕性介質的腐蝕，從整體上提高了體系均勻性、強度和耐久性。⑶采用RPC設計的構件，可以極大地減少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不設置箍筋。⑷RPC結構的高耐久性極大地減少或免除了維護費用，延長了使用壽命，因而具有很高的性能價格比。⑸RPCt料的高韌性和結構自重的減輕有利于提高結構的抗震和抗沖擊性能。

⑹RPCM料的耐高溫性、耐火性以及抗腐蝕能力遠遠高于鋼材。由上述RPCM料的優(yōu)點可以看出，采用RPCM料可以延長結構壽命，免除維護費用，降低工程建設和使用的綜合造價。RPC材料的突出技術性能主要表現在硬化體的高強度、高韌性、高耐久性，拌合物的良好施工性能，原材料組成的環(huán)保性能。一、力學性能RPCM料的強度可按抗壓強度分為200MPa?、500MPaa和800MPaa。200MPa級的RPCM料已在工程中應用，500Mp故尚處在試驗室研究階段，800MPa?RPC材料則處在試驗室試配階段。不同強度等級的RPC^f用的原材料與生產工藝有較大的差異。RPCW料同HPC相比，顯著的特點是強度高、韌性大，抗拉強度尤為

局。200MPagRPCM料的抗壓強度為170-230MPa是圖強?M凝土的2-4倍，同時具有很高的變形能力（圖1）?？拐蹚姸葹?0-40MPa是高強混凝土的4-6倍,摻入纖維后拉壓比可達1/6左右。O.AJ05 0,仇口 口.口骷A.WO.AJ05 0,仇口 口.口骷A.W圖1.RPCW高性能混凝土（HPC）抗壓強度—應變曲線的M比(1-5(J笆徐薯wl(1-5(J笆徐薯wl 切 m圖2.各種常用材料的斷裂能和抗彎強度的比較由圖2可知，該強度級別的RPCM料斷裂韌性高達20000-40000J/m-2,比普通混凝土與高強混凝土高出100倍，可與金屬鋁媲美。加拿大的工業(yè)化試驗表明：優(yōu)選的地方材料通過混凝土攪拌車或固定攪拌機可生產200Mp故RPCM料。無纖維的RPC半和物注入鋼管內，通過90c蒸汽養(yǎng)護，很容易獲得300MPa6勺抗壓強度。二、耐久性能RPCM料內部結構致密、缺陷少，因此具有很高的耐久性。加拿大 Quebec省Sherbrooke市中心的世界上第一座RPC吉構橋梁（行人/自行車橋）所用的200MPa級RPCM料耐久性試驗表明：300次快速凍融循環(huán)（最高溫度4C、最低溫度-18C、溫度變化速度6C/h）后，試樣未受損，耐久性因子高達100%RPC?的50次含除冰鹽的凍融試驗結果，重量損失率平均低于8g/M2,而Quebec省的允許標準為600g/M2,因此可忽略不計；測定的氯離子滲透性在 6-9庫侖間波動，而30MPa普通混凝土的氯離子滲透性為5000庫侖、80MPa高性能混凝土的氯離子滲透性為約500庫侖，由此可見它的抗?jié)B透能力非常好。我公司研究開發(fā)的RPCt料其抗?jié)B性大于P16,說明其抗?jié)B性相當好，能有效地阻止有害介質的侵入。600次快速凍融試驗RPC試件的動彈性模量無損失、質量無損失，這表明我公司開發(fā)的RPCt料具有優(yōu)秀的抗凍融能力。三、施工性能RPC拌和物不僅流動性好，而且粘聚性良好，在運輸、澆注和搗實過程中不發(fā)生離析現象。在窄小的模板內和鋼筋間隙的通過性能良好，澆注后不需要振搗四、環(huán)保性能RPC材料具有良好的環(huán)保性能。分別采用RPC材料、鋼結構及鋼筋混凝土的同等抗彎能力的工字型梁，截面尺寸如圖3所示，可見RPCH料所制成的構件截面尺寸可等同于鋼結構構件。表1給出了同等承載力條件下，30MPa引氣型普通混凝土、60MPa的HPC及RPCM料的等效體積、水泥用量、生產水泥過程CO排放量及骨料用量。由表1可見，同等承載力條件下RPCM料的水泥用量幾乎是普通混凝土與HPC勺1/2,因此同等量水泥生產過程CO排放量也只有一半左右。生產過程不可再生的自然資源骨料的用量 RPC#料只占HPCf30MPH昆凝土的1/3與1/4。M4—TW?M4—TW?k火圖3.RPC材料、鋼材及鋼筋混凝土在同等抗彎能力下的截面比較表1同等承載力條件下不同混凝土材料的生態(tài)性能比較品種30MPa引氣型混凝土60MPa級HPC200MPa級RPC等效體積（m3126100[33水泥用量⑴4440匚23CO排放量⑴4440P_23「骨料用量⑴23017060..RPCM料作為高技術混凝土，具有高強度、高韌性、高耐久性、高抗腐蝕性、高耐凍融性及高耐水性等特點，其性能同普通混凝土和現有的高性能混凝土相比有了質的飛躍，并且在經濟性和環(huán)保性方面優(yōu)于鋼材。法國Bouygues公司于1994年在美國舊金山由ACI召開的春季會議上首次公布了RPC該材料兼具有高強度、高韌性、高密實性與高耐久性，在一般情況下可不配鋼筋，即可用作結構材料，故對工程界有很大的吸引力。在 1994—1998年期間RPCS在土建工程中初露頭角。例如，法國在一核電站的冷卻系統(tǒng)中耗用823立方米的RPC制作了2500多根尺寸不等的梁，并用以制作大量核廢料儲存容器。美國CPARt劃及法國與美國陸軍工程師團合作生產的RPC?品包括：大跨度預應力混凝土梁、壓力管道及放射性固體廢料儲存容器。 加拿大在地處惡劣環(huán)境的加拿大魁北克省Sherbrooke用RPC?制構件現場組裝了一座供行人和自行車通行的桁架橋。該橋采用RPCM料構件后不僅大大減輕了自重，施工極其簡便，而且大幅度提高了結構在高濕度環(huán)境、頻繁受除冰鹽腐蝕與凍融循環(huán)作用下的耐久性能。另外，加拿大銀行系統(tǒng)利用RPCH料的高強度與高韌性，開始制作銀行的保險柜。利用RPC的超高強度和高韌性，可以替代鋼材制造薄壁制品、細長構件，如市政橋梁和大型工業(yè)廠房的桁架、梁、屋面板、橋面板等，可大大減小截面尺寸和制品自重，增加橋梁凈高和廠房使用空間。RPC與鋼管、型鋼相結合，以鋼管混凝土或勁性混凝土結構的形式替代鋼結構，可建造超高層建筑物，并降低工程造價。利用RPC的高抗?jié)B性能，可制造壓力管道和容器，用來作輸送油氣、腐蝕性液氣體的輸送管道和固體廢料（如核廢料等）處理容器。北京惠誠基業(yè)工程技術有限責任公司經研究試驗，已開發(fā)出 RPCM料作為非結構件的應用產品，如RPC&心板、鐵路橋梁上的人行道板、聲屏障、電纜溝槽蓋板及人行道欄桿等，大大的降低了施工難度，并解決了鋼結構造價高、易銹蝕等問題。所開發(fā)的RPCT品已得到了實際工程應用，并取得了良好的工程效果。

由于其優(yōu)越的物理力學性能，使RPCft交通、石油、核電、市政、海洋等工程及軍事設施方面有著廣闊的應用前景。目前，RPC已成為國際工程材料領域一個新的發(fā)展熱點。1998年8月在Sherbrooke召開的高性能混凝土與活性粉末混凝土國際研討會上，就RPC勺原理、性能和應用進行了廣泛的討論。北京惠誠基業(yè)工程技術有限責任公司研究開發(fā)的 200MPa級活性粉末混凝土o通過試驗優(yōu)選目前常用的國內混凝土原材料，結合常規(guī)的攪拌與熱養(yǎng)護工藝已制備出高性能活性粉末混凝土。并進行了材料綜合性能的測試與基本構件的結構性能試驗。目前正致力于開發(fā)適用于高耐久性壓力管道、橋梁、軌道結構、房建結構的各種活性粉末混凝土構件。實驗室配制RPC材料的基本性能試驗結果項目抗壓強度(Mp@抗彎強度(Mpa)彈性模量(Gpa)表觀密度(Kg/m3)坍落度(mmi3d28d3d28d結果169.41