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活性粉末混凝土简介

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,以下简称RPC)是继高强、高性能混凝土之后,20世纪90年代开发出的超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的新型材料。它是凝土。根据其组成和热处理方式的不同,这种混凝土的抗压强度可以达到200MPa 至800MPa;抗拉强DSP(Densified System containing ultra-fine Particles)材料与纤维增强材料相复合的高技术混度可以达到20MPa至50MPa;弹性模量为40Gpa至60Gpa;断裂韧性高达40000J/m2,是普通混凝土的250倍,可与金属铝媲美;氯离子渗透性是高强混凝土的1/25,抗渗透能力极强;300次快速冻融循环后,试样未受损,耐久性因子高达100%;预应力活性粉末混凝土梁的抗弯强度与其自重之比接近于钢梁。RPC在工程结构中的应用可以解决目前的高强与高性能混凝土抗拉强度不够高、脆性大、体积稳定性不良等缺点,同时还可以解决钢结构的投资高、防火性能差、易锈蚀等问题。

RPC的强度等级可分为200MPa级、500MPa级和800MPa级。其中200MPa级RPC已在工程中应用,500MPa级RPC尚处在试验室研究阶段,800MPa级RPC则处在试验室试配阶段。

从工程应用角度来看,活性粉末混凝土有以下的优点:

⑴ RPC可以有效地减轻结构物的自重。RPC具有很高的抗压强度和抗剪强度,在结构设计中可以采用更薄的截面或具有创新性的截面形状,从而使结构自重比普通混凝土结构轻得多。

⑵可以大幅度提高结构物的耐久性。RPC材料减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小,其自身存在缺陷的机率减小,整个基体的缺陷也减少。RPC十分密实,孔隙率极低,它不但能够阻止放射性物质从内部泄漏,而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀,从整体上提高了体系均匀性、强度和耐久性。

⑶采用RPC设计的构件,可以极大地减少箍筋和受力筋的用量,甚至可以不设置箍筋。

⑷RPC结构的高耐久性极大地减少或免除了维护费用,延长了使用寿命,因而具有很高的性能价格比。

⑸RPC材料的高韧性和结构自重的减轻有利于提高结构的抗震和抗冲击性能。

⑹RPC材料的耐高温性、耐火性以及抗腐蚀能力远远高于钢材

由上述RPC材料的优点可以看出,采用RPC材料可以延长结构寿命,免除维护费用,降低工程建设和使用的综合造价。 RPC材料技术性能 RPC材料的突出技术性能主要表现在硬化体的高强度、高韧性、高耐久性,拌合物的良好施工性 能,原材料组成的环保性能。




RPC材料技术性能

RPC材料的突出技术性能主要表现在硬化体的高强度、高韧性、高耐久性,拌合物的良好施工性能,原材料组成的环保性能。

一、力学性能

RPC材料的强度可按抗压强度分为200MPa级、500MPa级和800MPa级。200MPa级的RPC材料已在工 程中应用,500MPa级尚处在试验室研究阶段,800MPa级RPC材料则处在试验室试配阶段。不同强度等 级的RPC所用的原材料与生产工艺有较大的差异。RPC材料同HPC相比,显著的特点是强度高、韧性大 ,抗拉强度尤为高。200MPa级RPC材料的抗压强度为170-230MPa,是高强混凝土的2-4倍,同时具有很 高的变形能力?拐矍慷任20-40MPa,是高强混凝土的4-6倍,掺入纤维后拉压比可达1/6左右。

该强度级别的RPC材料断裂韧性高达20000-40000J/m-2,比普通混凝土与高强混凝土高出100倍,可与金属铝媲美。

加拿大的工业化试验表明:优选的地方材料通过混凝土搅拌车或固定搅拌机可生产200MPa级RPC材料。

二、耐久性能

PC材料内部结构致密、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结构桥梁(行人/自行车桥)所用的200MPa级RPC材料耐久性试验表明:300次快速冻融循环(最高温度4℃、最低温度-18℃、温度变化速度6℃/h)后,试样未受损,耐久性因子高达100%;RPC板的50次含除冰盐的冻融试验结果,重量损失率平均低于8g/M2,而Quebec省的允许标准为600g/M2,因此可忽略不计;测定的氯离子渗透性在6-9库仑间波动,而30MPa普通混凝土的氯离子渗透性为5000库仑、80MPa高性能混凝土的氯离子渗透性为约500库仑,由此可见它的抗渗透能力非常好,能有效地阻止有害介质的侵入。600次快速冻融试验RPC试件的动弹性模量无损失、质量无损失。

三、施工性能

RPC拌和物不仅流动性好,而且粘聚性良好,在运输、浇注和捣实过程中不发生离析现象。在窄小的模板内和钢筋间隙的通过性能良好,浇注后不需要振捣。

四、环保性能

RPC材料具有良好的环保性能。分别采用RPC材料、钢结构及钢筋混凝土的同等抗弯能力的工字型梁,截面尺寸如图3所示,可见RPC材料所制成的构件截面尺寸可等同于钢结构构件。表1给出了同等承载力条件下, 30MPa引气型普通混凝土、60MPa的HPC及RPC材料的等效体积、水泥用量、生产水泥过程CO2排放量及骨料用量。由表1可见,同等承载力条件下RPC材料的水泥用量几乎是普通混凝土与HPC的1/2,因此同等量水泥生产过程CO2排放量也只有一半左右。生产过程不可再生的自然资源骨料的用量RPC材料只占HPC与30MPa混凝土的1/3与1/4。

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图.RPC材料、钢材及钢筋混凝土在同等抗弯能力下的截面比较



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表1同等承载力条件下不同混凝土材料的生态性能比较

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