免蒸養活性粉末混凝土研究現狀

徐 雯 譚淑珍 彭 奧 黃文杰

（廣州大學土木工程學院 廣東廣州 510006）

引言

1993年法國學者采用DSP（Densified Small Particles）模型，將傳統混凝土中的粗骨料剔除，根據最緊密堆積原理使得材料內部的均質性提高，摻入適量活性摻合料以及微細高強短纖維經過成型施壓，然后高溫養護處理研制出了一種具有高強度、高韌性和高耐久性的混凝土[1]。

有試驗研究[2]表明，通過優選原材料、優化粉粒顆粒級配、降低水膠及改變養護和成型方式等技術手段，能夠使活性粉末混凝土的強度產生很大影響。采用高溫高壓養護是RPC的一般養護方式，這不僅提高了RPC的生產成本，同時由于RPC本身水膠比低，采用熱養護會使得自身的收縮較大，導致現澆困難，限制了其在工程結構中的應用。因此，采用普通混凝土類似的常規生產工藝和常溫養護條件，制備出工作性能較好的高性能RPC，不僅可以使RPC的經濟性提高，同時也為拓寬其工程應用提供理論依據。

1 配置原理及技術

免蒸養活性粉末混凝土是一種高強度、高韌性、高耐久性的混凝土。它的基本配制原理是：通過加入硅灰或者粉煤灰等提高部分原材料中的細度與活性，減小材料內部的缺陷（孔隙與微裂縫），獲得超高強度與高耐久性。另外原材料還包括高強摻和料、高效減水劑與微細高強鋼纖維[3]等。

RPC的制備具體采取了以下技術措施：

（1）提高基體勻質性：將粗骨料剔除，減少骨料與漿體界面薄弱區形成的微觀缺陷；將骨料顆粒相互分離，提高漿體的比例，不形成剛性骨架。在溫度、收縮等作用下，由于漿體變形無剛性骨架約束，因而可減少微裂縫的產生。

（2）提高基體密實度：在RPC配制過程中，優化原材料的顆粒級配，使得相鄰粒級的平均粒徑比得以提高，小顆粒填充于大顆粒空隙中。加入高效減水劑，降低混凝土拌合物的水膠比。

（3）摻入纖維提高韌性：在RPC中摻入適量的鋼纖維或其他纖維，提高材料的韌性。

2 免蒸養RPC國內外研究進展

免蒸養活性粉末混凝土在工程中的應用還處于初級階段，但是活性粉末混凝土在國內外都有廣泛的應用。因此，免蒸養RPC的展望是能達到RPC的工程實際應用高度。

2.1 在國外的應用

（1）1996年，美國CPAR計劃及法國與美國陸軍工程師團合作，生產了大量的活性粉末混凝土制品。

（2）1997年，由加拿大、瑞士、法國、美國共同開發的一個活性粉末混凝土試點工程——Sherbrook人行橋[4]，采用RPC200進行結構設計，從1997年11月正式開通，至今完好。

（3）2001年，美國的伊利諾斯州用活性粉末混凝土材料建成了一個直徑為18m的圓形屋蓋。該屋蓋在設計中未使用任何鋼筋，考慮了RPC的延性。

（4）2002年，韓國的首爾建成了一座采用活性粉末混凝土為材料、跨度為120m的拱橋。

（5）2006年美國建成第一座高等級活性粉末混凝土單跨簡支梁橋——Wapello County Mars HillBrige.

（6）2008年，法國埃羅省采用RPC預制樁在一個月時間內建成了一座跨度70m，橋面寬1.8m的Anges步行橋[5]。

（7）2013年，法國的Jean Bouin體育場的外殼采用了3600塊RPC薄板組成自承重雙重曲面結構。

2.2 國內應用

（1）2005年，沈陽某工廠擴建工程采用了抗壓強度為120.5MPa的活性粉末混凝土。

（2）2006年，我國遷曹鐵路灤柏干渠大橋工程中首次采用跨度為20m的RPC預制T形梁。

（3）2008年，在薊港鐵路中采用高度1800m，跨度32m的T形梁，成功解決了線路跨線凈高受限的問題。

2.3 國內研究

（1）2010年，青島理工大學碩士論文《免蒸養活性粉末混凝土研究及應用》，研究了在標準條件養護下的RPC的基本力學性能和耐久性，對免蒸養活性粉末混凝土制作的高強井算的承載力進行了試驗。

（2）2013年，劉永道等人對170MPa免蒸養活性粉末混凝土進行了試驗研究。他得出結論，在常溫養護[6]下石英粉不僅發揮其填充作用，而且部分發生反應，并與水化硅酸鈣基體形成致密的連續體，從而促進RPC的抗壓強度提高。

3 免蒸養活性粉末混凝土在研究和實際應用中存在的問題

（1）原材料不足：水泥強度等級較低。我國水泥在細度和產量方面比較局限，高強度水泥使用較少，一般工程使用都是42.5的水泥，52.6和62.5的水泥使用較少。其次是優質高效減水劑比較缺乏。在我國，萘系減水劑已經使用二十幾年，但減水率不高，坍落度損失很快，難以滿足實際工程需要。據有關數據顯示至今為止，較好的減水劑其減水率一般也只有25%左右。

（2）工藝較其它混凝土復雜，且成本昂貴。一方面免蒸養活性粉末混凝土水膠比比較低，且需要摻入鋼纖維，導致其攪拌和成型上相較于普通混凝土困難。另一方面免蒸養活性粉末混凝土的基本配制原理和普通混凝土不同，使它對各組分及生產過程的要求較高，硅粉、高效減水劑和鋼纖維的摻入也會提高免蒸養RPC的生產成本，阻礙它的推廣和使用。免蒸養RPC采用標準的養護條件在一方面已經降低了生產成本，如何降低它原材料的造價而不影響其工作性能是接下來研究工作者的另一個目標。

4 結論

通過大量的試驗研究表明：免蒸養活性粉末混凝土的基本力學性能以及耐久性都是遠遠高于普通混凝土，且在慢慢接近采用高溫高壓養護條件的活性粉末混凝土性能的。在工程性能可以滿足工程應用需要的基礎上，還能大大降低RPC的生產成本，這為免蒸養RPC在實際工程中的大量應用起到了很大的推廣作用。