摘要：本文在分析活性粉末混凝土（RPC）研究成果的基础上，结合国内及本地区的实际情况，通过优选原材料和减水剂，成功配制出7天强度达152MPa的RPC。 关键词： RPC；减水剂；强度
Abstract: based on the analysis of the RPC (RPC) based on the achievement of research, combining the domestic and the actual situation of this area, through the optimization of raw materials and water reducing agent, success makes a 7 day strength of 152 MPa of RPC.
Keywords: RPC; Water reducing agent; strength
中图分类号：TG113.25+1文献标识码：A 文章编号：
0 引言
随着建筑结构和材料科学的发展，人们对混凝土技术的要求越来越高，强度较低且功能单一的传统混凝土已不能满足土木工程的需要。发展高强度低渗透性的混凝土材料便成为混凝土界研究者们多年来的主攻目标。活性粉末混凝土（简称RPC）的提出和研究已经成为国际工程材料领域一个新的研究焦点。
1 RPC的技术性能
1.1优异的力学性能
根据组份、养护方法和成型条件的不同，可按抗压强度分为RPC200和RPC800[1]。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。
1.2 优良的韧性
脆性是混凝土材料的一大缺陷，而掺加了微细的钢纤维[2][3]的RPC断裂能达20,000~40,000J/m2，其断裂能和抗弯强度接近于铝，只比钢低一个数量级；与水泥混凝土相比之下，抗弯强度高一个数量级，断裂能高2个数量级以上。
1.3 优异的耐久性
RPC水胶比低，具有良好的孔结构和低的孔隙率，使其具有极低的渗透性、很高的抗环境介质侵蚀能力和良好的耐磨性能，从而使RPC具有优异的耐久性。
1.4 良好的经济性能和环保性能
由于RPC的强度高，用其制作的结构构件截面尺寸减小，单位工程的水泥用量将远少于普通混凝土，这对环保有着十分重要的意义。从表1-1中可知，虽然RPC的单方胶凝材料用量要大于普通混凝土及高性能混凝土，但由于其强度高，对同一工程而言，水泥总用量最省，这就意味着排放的CO2量的减少，这对缓解地球“温室效应”有着不可估量的意义。
注：NC-30：C30的普通混凝土；HPC-60：C60的高性能混凝土
2 RPC的配制
2.1 材料选择
RPC与普通混凝土所用材料有所不同，在材料的选择上主要包括以下几种：（1）水泥；（2）级配良好的细砂；（3）磨细石英粉；（4）硅灰；（5）高效减水剂。当对韧性进行要求时，还需要掺入微钢纤维。
RPC的基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性，使材料内部的缺陷（孔隙与微裂缝）减少到最少，以获得超高强度与高耐久性。其制备技术[4]为：
剔除粗骨料以提高匀质性；
优化颗粒级配，在凝固前和凝固期间加压，以提高拌合物的密实度；
凝固后进行热养护改善微观结构；
掺入微细的钢纤维以提高韧性。
2.1.1 水泥
在配制RPC时，选择水泥的首要条件就是与高效减水剂相匹配，其次是要求水泥的化学成份中C3A含量要低；再次是水泥的颗粒大小不宜太细，因为水泥越细需水量就越大。根据上述要求，本文实验采用金羊牌P.O42.5R（旋窑）水泥，其化学成分见表2-1。
表2-1水泥的化学成分和物理性能
2.1.2硅灰
本试验采用广州广一大气治理工程有限公司提供的的硅灰，平均粒径为0.1μm。其化学成分见表2-2。
表2-2 硅灰的化学成分（%）
2.1.3 磨细石英粉
本试验采用从化市吕田丰硕石料厂生产的的石英粉，平均粒径为38μm。
2.1.4 细砂
为了更好地研究标准砂的级配对RPC强度的影响，本试验采用从化市吕田丰硕石料厂生产的三种不同级配的石英砂，第一种是16目～30目（即550μm～1000μm），第二种是30目～60目（即250μm～550μm），第三种是80目～100目（即150μm～180μm）。石英砂的化学分析见下表2-2。
表2-2 石英砂化学成分分析（%）
2.1.5 高效减水剂
选择高效减水剂通常需考虑两个方面，第一，减水率要高，一般在20％以上；第二，选用品种与水泥相容性好。相容性好表现在减水剂用量少而混凝土强度大，并且新拌混凝土的坍落度经时损失小。
本文试验选用广东省江门市蓬江区强力建材有限公司提供的QL―PC5聚羧酸系高性能减水剂，上海花王化学有限公司生产的迈地150型高性能减水剂、广东湛江外加剂厂生产的FDN高效减水剂、厦门住安建材开发有限公司生产的ZFU高效减水剂这四种减水剂来做对比试验。上述四种高效减水剂的主要技术指标如表2-3所示。
表2-3 高效减水剂的技术指标
注：Ⅰ―QL―PC5聚羧酸系高性能减水剂；II―花王迈地150型高性能减水剂；III―FDN高效减水剂（液体）；Ⅳ―ZFU高效减水剂（液体）；
从图2-1可见，I至IV号高效减水剂和胶凝材料的拌合物的流动度在前10分钟内是随着搅拌时间的增长而增加，且在第10分钟时达到达最大值。随后流动度逐渐降低。V号减水剂对应的流动度在第20分钟时达最大值140mm，要明显的高于其它四种减水剂。而且其流动度经时损失最少，在60分钟后仍维持在120mm。故选择V号高效减水剂用于本次试验。
2.2 配合比的确定
根据上述影响因素分析和配合比试验结果，最终确定RPC配合比如表2-4所示。
表2-4 原材料的配合比
3 RPC的试验步骤和结果分析
本次试验采用100mm×100mm×100mm立方体试模中，在振动台（振动频率为50Hz）上振动3分钟，并配合振动棒使用。（文献[5]试验中拌合物采用40mm×40mm×160mm三联胶砂试模；文献[6]试验中拌合物采用70.7mm×70.7mm×70.7mm三联砂浆试模。）。
在文献[5] [6]试验基础上，对混合掺料的搅拌工艺改进如下：
（1）各材料按要求称量,依次将硅灰、水泥、倒入搅拌锅内,干拌3分钟。
（2）加入溶有减水剂的50%用水量,搅拌3分钟。
（3）加入石英粉和溶有减水剂的20%用水量，搅拌1分钟。
（4）缓慢加入标准砂和溶有减水剂的20%用水量，搅拌1分钟
（5）加入剩下的溶有减水剂的10%用水量搅拌5-7分钟。
本次试验按表3-1制作了三种不同的养护方案三批6组试件进行养护温度对RPC强度发展的影响规律进行探讨，试验结果如表3-2。
表3-1 试件的养护方案
表3-2 试件试验结果
4 结果讨论与分析
由表3-2可以看出，常温养护下RPC的强度发展非常缓慢，这可能是因为RPC中含有大量火山灰质，常温下发生二次水化反应的过程较长；而干热养护和蒸汽养护的RPC抗压强度相对常温养护要高出1倍多，其中提高幅度最大的是F1（蒸汽养护），F1比D1（常温养护）提高了121%，这是因为较高的温度（90℃以上）RPC水化物生成量及硅灰消耗量在短时间内急剧增长并达到峰值，而在200℃左右石英粉除了发挥微集料效应充当填充作用外，还能发挥其火山灰效应，此时石英粉可视作胶凝材料。而高温干热养护和蒸汽养护对RPC的后期强度发展规律有所不同，干热养护的RPC抗压强度发展有十分明显的下降趋势，而蒸汽养护的RPC抗压强度发展有上升趋势。
综合考虑各养护制度后，对于28天龄期，RPC抗压强度蒸汽养护最高，干热养护次之，常温养护最低。由于蒸汽养护技术成熟，已经用于工业化生产，其养护设备无需改造就可用于RPC构件的养护，故经济效益显著，因此推荐使用蒸汽养护。
参考文献
[1] Pierre Richard, Marcel Cheyrezy.Composition of Reactive Powder Concretes, Cement and Concrete Research, 1995, 25(7): 1501-1511.
[2] 林清. 纤维约束活性粉末混凝土基本力学性能研究[D]. 福州大学, 2005.1.
[3] 曾建仙，吴炎海，林清. 掺钢纤维活性粉末混凝土的受压力学性能研究[J]. 福州大学学报，2005（S1）：132-137.
[4] 何峰，黄政宇. 200~300MPa活性粉末混凝土（RPC）的配制技术研究[J]. 混凝土与水泥制品，2000, 4:3-7.
[5] 何雁斌.活性粉末混凝土（RPC）的配制技术与力学性能试验研究. [D]. 福州大学, 2003.1.
[6] 林震宇. 圆钢管RPC轴压柱受力性能研究[D]. 福州大学, 2004.1.
作者简介：
黄伟军（1984―），男，工学硕士，毕业于广东工业大学结构工程专业，现任广东省轻纺建筑设计院担任结构设计。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。