RPC(活性粉末溷凝土)材料簡(jiǎn)介

RPC（活性粉煤灰混凝土）材料簡(jiǎn)介北京惠誠(chéng)基業(yè)工程技術(shù)有限責(zé)任公司活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete,以下簡(jiǎn)稱RPC是繼高強(qiáng)、高性能混凝土之后，20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的超高強(qiáng)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(qiáng)材料相復(fù)合的高技術(shù)混凝土。根據(jù)其組成和熱處理方式的不同，這種混凝土的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到200MPa至800MPa抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到20MPa至50MPa彈性,K量為40Gpa至60Gpa；斷裂韌性高達(dá)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(qiáng)混凝土的1/25,抗?jié)B透能力極強(qiáng)；300次快速凍融循環(huán)后，試樣未受損，耐久性因子高達(dá)100%預(yù)應(yīng)力活性粉末混凝土梁的抗彎強(qiáng)度與其自重之比接近于鋼梁。RPCft工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以解決目前的高強(qiáng)與高性能混凝土抗拉強(qiáng)度不夠高、脆性大、體積穩(wěn)定性不良等缺點(diǎn)，同時(shí)還可以解決鋼結(jié)構(gòu)的投資高、防火性能差、易銹蝕等問題。RPC的強(qiáng)度等級(jí)可分為200MPSa、500MPSa和800MPSa。其中200MPSaRPC已在工程中應(yīng)用，500Mp搬RPC尚處在試驗(yàn)室研究階段，800Mp搬RPC則處在試驗(yàn)室試配階段。從工程應(yīng)用角度來看，活性粉末混凝土有以下的優(yōu)點(diǎn)：⑴RPCT以有效地減輕2構(gòu)物的自重。RPCft有很高的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)自重比普通混凝土結(jié)構(gòu)輕得多。⑵可以大幅度提高結(jié)構(gòu)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(jī)率減小，整個(gè)基體的缺陷也減少。RPC十分密實(shí)，孔隙率極低，它不但能夠阻止放射性物質(zhì)從內(nèi)部泄漏， 而且能夠抵御外部侵蝕性介質(zhì)的腐蝕，從整體上提高了體系均勻性、強(qiáng)度和耐久性。⑶采用RPC設(shè)計(jì)的構(gòu)件，可以極大地減少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不設(shè)置箍筋。⑷RPC結(jié)構(gòu)的高耐久性極大地減少或免除了維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)了使用壽命，因而具有很高的性能價(jià)格比。⑸RPCt料的高韌性和結(jié)構(gòu)自重的減輕有利于提高結(jié)構(gòu)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼材。由上述RPCM料的優(yōu)點(diǎn)可以看出，采用RPCM料可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命，免除維護(hù)費(fèi)用，降低工程建設(shè)和使用的綜合造價(jià)。RPC材料的突出技術(shù)性能主要表現(xiàn)在硬化體的高強(qiáng)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(xué)性能RPCM料的強(qiáng)度可按抗壓強(qiáng)度分為200MPa?、500MPaa和800MPaa。200MPa級(jí)的RPCM料已在工程中應(yīng)用，500Mp故尚處在試驗(yàn)室研究階段，800MPa?RPC材料則處在試驗(yàn)室試配階段。不同強(qiáng)度等級(jí)的RPC^f用的原材料與生產(chǎn)工藝有較大的差異。RPCW料同HPC相比，顯著的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、韌性大，抗拉強(qiáng)度尤為

局。200MPagRPCM料的抗壓強(qiáng)度為170-230MPa是圖強(qiáng)?M凝土的2-4倍，同時(shí)具有很高的變形能力（圖1）?？拐蹚?qiáng)度為20-40MPa是高強(qiáng)混凝土的4-6倍,摻入纖維后拉壓比可達(dá)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(qiáng)度—應(yīng)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(qiáng)度的比較由圖2可知，該強(qiáng)度級(jí)別的RPCM料斷裂韌性高達(dá)20000-40000J/m-2,比普通混凝土與高強(qiáng)混凝土高出100倍，可與金屬鋁媲美。加拿大的工業(yè)化試驗(yàn)表明：優(yōu)選的地方材料通過混凝土攪拌車或固定攪拌機(jī)可生產(chǎn)200Mp故RPCM料。無纖維的RPC半和物注入鋼管內(nèi)，通過90c蒸汽養(yǎng)護(hù)，很容易獲得300MPa6勺抗壓強(qiáng)度。二、耐久性能RPCM料內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(gòu)橋梁（行人/自行車橋）所用的200MPa級(jí)RPCM料耐久性試驗(yàn)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(dá)100%RPC?的50次含除冰鹽的凍融試驗(yàn)結(jié)果，重量損失率平均低于8g/M2,而Quebec省的允許標(biāo)準(zhǔn)為600g/M2,因此可忽略不計(jì)；測(cè)定的氯離子滲透性在 6-9庫(kù)侖間波動(dòng)，而30MPa普通混凝土的氯離子滲透性為5000庫(kù)侖、80MPa高性能混凝土的氯離子滲透性為約500庫(kù)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(dāng)好，能有效地阻止有害介質(zhì)的侵入。600次快速凍融試驗(yàn)RPC試件的動(dòng)彈性模量無損失、質(zhì)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(dòng)性好，而且粘聚性良好，在運(yùn)輸、澆注和搗實(shí)過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象。在窄小的模板內(nèi)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(jié)構(gòu)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(gòu)件截面尺寸可等同于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)過程CO排放量也只有一半左右。生產(chǎn)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(jí)HPC200MPa級(jí)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(shù)混凝土，具有高強(qiáng)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(diǎn)，其性能同普通混凝土和現(xiàn)有的高性能混凝土相比有了質(zhì)的飛躍，并且在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性方面優(yōu)于鋼材。法國(guó)Bouygues公司于1994年在美國(guó)舊金山由ACI召開的春季會(huì)議上首次公布了RPC該材料兼具有高強(qiáng)度、高韌性、高密實(shí)性與高耐久性，在一般情況下可不配鋼筋，即可用作結(jié)構(gòu)材料，故對(duì)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(guó)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(chǔ)存容器。美國(guó)CPARt劃及法國(guó)與美國(guó)陸軍工程師團(tuán)合作生產(chǎn)的RPC?品包括：大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁、壓力管道及放射性固體廢料儲(chǔ)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(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)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(gòu)件后不僅大大減輕了自重，施工極其簡(jiǎn)便，而且大幅度提高了結(jié)構(gòu)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(qiáng)度與高韌性，開始制作銀行的保險(xiǎn)柜。利用RPC的超高強(qiáng)度和高韌性，可以替代鋼材制造薄壁制品、細(xì)長(zhǎng)構(gòu)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(jié)合，以鋼管混凝土或勁性混凝土結(jié)構(gòu)的形式替代鋼結(jié)構(gòu)，可建造超高層建筑物，并降低工程造價(jià)。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(chéng)基業(yè)工程技術(shù)有限責(zé)任公司經(jīng)研究試驗(yàn)，已開發(fā)出 RPCM料作為非結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用產(chǎn)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(jié)構(gòu)造價(jià)高、易銹蝕等問題。所開發(fā)的RPCT品已得到了實(shí)際工程應(yīng)用，并取得了良好的工程效果。

由于其優(yōu)越的物理力學(xué)性能，使RPCft交通、石油、核電、市政、海洋等工程及軍事設(shè)施方面有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，RPC已成為國(guó)際工程材料領(lǐng)域一個(gè)新的發(fā)展熱點(diǎn)。1998年8月在Sherbrooke召開的高性能混凝土與活性粉末混凝土國(guó)際研討會(huì)上，就RPC勺原理、性能和應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的討論。北京惠誠(chéng)基業(yè)工程技術(shù)有限責(zé)任公司研究開發(fā)的 200MPa級(jí)活性粉末混凝土o通過試驗(yàn)優(yōu)選目前常用的國(guó)內(nèi)混凝土原材料，結(jié)合常規(guī)的攪拌與熱養(yǎng)護(hù)工藝已制備出高性能活性粉末混凝土。并進(jìn)行了材料綜合性能的測(cè)試與基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。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(jié)構(gòu)、房建結(jié)構(gòu)的各種活性粉末混凝土構(gòu)件。實(shí)驗(yàn)室配制RPC材料的基本性能試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目抗壓強(qiáng)度(Mp@抗彎強(qiáng)度(Mpa)彈性模量(Gpa)表觀密度(Kg/m3)坍落度(mmi3d28d3d28d結(jié)果169.41