活性粉末混凝土的制備技術及其養護方法

嚴心娥（西安歐亞學院人居環境學院，陜西 西安 710065）

活性粉末混凝土的制備技術及其養護方法

嚴心娥（西安歐亞學院人居環境學院，陜西 西安 710065）

活性粉末混凝土與普通混凝土相比具有高強度、高韌性、高耐久性等特點被廣泛研究和應用。本文綜述了活性粉末混凝土的制備技術和養護方法，為活性粉末混凝土推廣應用提供參考。

活性粉末混凝土；制備技術；養護方法；應用

隨著建筑行業的迅速發展，人們對建筑結構的要求也越來越高，特別是對高強度、高韌性和高耐久性結構的建筑設計也越發關注。20世紀90年代，法國Bouygues公司的工程師根據高密度水泥體系設計了一種超高性能的混凝土[1]。該材料仍然選用傳統的原材料和采用傳統的成型工藝，但其不同之處是剔除混凝土中的粗骨料，將水泥、硅粉、細石英砂、細鋼纖維、高效減水劑等按照最大密度理論，使各種粒徑顆粒按照最大密實化進行混合。由于其基體致密，所以其具有較高強度和耐久性；而且活性粉末混凝土中摻加鋼纖維，所以混凝土的延性和抗彎拉強度得到極大改善，因此具有良好的韌性[2]。

1 活性粉末混凝土的制備原理

活性粉末混凝土是將水泥、硅粉、石英砂、石英粉、礦粉等摻合料顆粒混合物通過高效減水劑作用與水混合得到的，具有超高強度、高耐久性、高韌性、體積穩定性好的新型水泥基材料。它的配制原理為通過剔除粗骨料，提高組分的細度與活性，有效減少材料內部的缺陷孔隙與微裂縫，從而獲得超高強度與高耐久性。[3]

1.1 剔除粗骨料提高基體勻質性

由于混凝土砂漿材料，應力集中于骨料水泥漿界面，因此骨料界面會有微裂縫產生，而且微裂縫的長度與骨料的粒徑尺寸成正比，所以隨著骨料粒徑的減小，裂縫寬度也變小。為了減低混凝土結構的孔隙結構，活性粉末混凝土中利用石英砂代替普通混凝土中的粗骨料，并將細砂直徑控制在600μm以下，以提高混凝土結構的勻質性。

在活性粉末混凝土中，嚴格劃分水泥、硅粉和細石英砂等組分的粒徑范圍，并按照最優粒徑級配進行配合。一般為使得顆粒混合料體系達到最密實狀態，需要選用相鄰兩級平均粒徑差較大，而且同級內級配連續的粉末材料。

在活性粉末混凝土凝結初期和凝結過程中需要對其加壓，一方面排出漿料中氣泡和多余水分，另一方面是減少混凝土水化過程中因化學收縮引起裂紋。

1.2 添加高效減水劑，提高漿料的流動性

高效減水劑能降低水泥的表面能，對水泥有強烈分散作用，因此能大幅降低混凝土用水量，同時極大提高水泥拌合物流動性，顯著改善混凝土工作性。在活性粉末混凝土中，由于其水膠比普通混凝土低，因此添加高效減水劑對改變活性粉末混凝土的流動性,提高其和易性顯得非常重要。因此對于活性粉末混凝土而言，當其流動性保持不變時，水膠比與活性粉末混凝土的力學性能成反比。因此，高效減水劑性能的好壞將直接影響活性粉末混凝土的性能。

1.3 細鋼釬維，提高韌性

在活性粉末混凝土中，細鋼纖維主要承受基體拉應力作用，起到阻裂、增強和增韌的作用，這與普通纖維混凝土中的鋼纖維作用相似。在活性粉末混凝土中，當混凝土基體受到拉應力作用時，在應力作用初期水泥基料與纖維共同承受外力，但主要受力對象是水泥基體，鋼纖維的作用是極大地限制水泥基料在應力作用下發展形成裂縫。但隨著應力的增大水泥基體隨即產生裂隙后，此時與裂隙相交的鋼纖維因形變增大而應力顯著增加，而成為主要的受力對象，最后直至鋼纖維拉斷或者從基體中拔出。在活性粉末混凝土中，通常使用高強度的鋼纖維，其抗拉強度大于1200MPa，所以當混凝土破壞時,鋼纖維通常是被拔出而非拉斷。

2 活性粉末混凝土的養護要求

混凝土養護是指在適宜的溫度和濕度條件下，增加混凝土的水化作用從而加快其硬化，使其強度不斷增長的過程。養護過程，一方面創造各種條件使水泥充分水化，加速混凝土的硬化：二是防止混凝土成型后因外部環境變化而出現的不正常收縮、裂縫等破損現象。養護的好壞將影響混凝土的物理力學性能和耐久性能，甚至影響其外觀和使用性能。目前對于活性粉末混凝土的養護制度研究只有標準養護、熱水氧化和蒸汽氧化[4]。

2.1 標準養護

根據《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081對標準養護規定，標準養護是在溫度為20±5℃的環境中靜置24h, 拆模后應立即放入溫度為20±2℃,相對濕度為95%以上的標準養護室中養護。

2.2 熱水養護

熱水養護是將試件成型拆模后，放入熱水中進行養護，然后取出試件進行標準養護。

2.3 蒸汽養護

蒸汽養護是將試件成型拆模后，利用蒸汽進行養護。蒸汽養護能使混凝土的28d強度提高10%-40%。

根據研究結論表明，熱水養護和蒸汽養護相較標準養護能有效提高活性粉末混凝土的強度。熱水養護有利于提高活性粉末混凝土的抗壓強度，其初期強度隨熱水養護時間的延長而提高；蒸汽養護無論是初期強度還是后期強度，都高于熱水養護。主要是因為在養護過程中，基體中的水合產物結構受到溫度的影響較大，主要是基體中的Ca/Si的變化較大。利用熱水養護時，SiO2溶于液相中并于液相中的Ca（OH）2結合生成各種溶解度相對較低水合硅酸鈣，這些硅酸鈣物質溶解飽和后析出，因此養護溫度越高，Ca/Si降低，結晶度提高。同時，集體中的C-S-H凝膠結晶程度的提高能改善活性粉末混凝土的抗折強度。[5]

3 結 語

活性粉末混凝土屬于超高強度、高耐久性、高韌性、體積穩定性好的新型水泥基材料，通過其制備原材料的選擇和優化其制備工藝能得到性能優異的建筑材料，因此其優異的性能大大拓展了混凝土材料在市政設施、石油管道、高速鐵路、海洋工程及軍事設施等領域的應用前景。

[1]鞠彥忠，王德弘，張超. 活性粉末混凝土的研究與應用進展[J]. 東北電力大學學報，2011，31(12)：9-15

[2]王月，安明酷，余自若，王華，蘇建杰. 活性粉末混凝土耐久性研究現狀綜述[J].混凝土，2013，8：12-20

[3]何峰，黃政宇. 活性粉末混凝士原材料及配合比設計參數的選擇 [J]. 2007，3：74-77

[4]周錫玲，張勝，謝友均.養護制度對RPC強度與干縮性能的影響[J].混凝土，2010，4：24-44

[5]江桂華，林東，林永權，李偉中.養護制度對活性粉末混凝土強度的影響及其機理研究[J].廣東建材，2010，1：18-21

Preparation technology and curing method of reactive powder concrete

Compared with normal concrete, reactive powder concrete with high strength,good toughness,excellent durability,was widely researched and applied.This paper reviewed the preparation technology and curing methods of reactive powder concrete, and provided a reference for reactive powder concrete application.

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TU528文獻辨識碼：B

：1003-8965(2017)02-0032-01

陜西省教育廳專項計劃資助（項目編號：JK2084）