活性粉末混凝土性能綜述

王一鳳 徐壯壯

【摘 要】 活性粉末混凝土是由水泥、砂漿及一些摻合料組合而成，具有很高的抗壓強度及很好的質量，是高強混凝土的其中一種。但是活性粉末混凝土抗脆能力很差，許多學者為解決這個問題嘗試了許多不同的加固措施，以外套鋼管與摻加鋼纖維最為常見。活性粉末混凝土由于自身具有良好的性能多應用于需要承受較大載荷的工程之中，但是相關的計算還需要進一步的研究。

【關鍵詞】 活性粉末混凝土 配合比 套箍系數 應用

前 言

活性粉末混凝土是一種超高強度混凝土。在20世紀90年代，隨著科技不斷進步，經濟不斷發展，人們對生活質量的要求也不斷提高，在鐵路、隧道等對強度要求很高的工程中活性粉末混凝土應需而生。最初的活性粉末混凝土的配合比并不是最合適的，承載力雖然有所提高，但是也存在很多問題，例如活性粉末混凝土的脆性問題、經濟問題。活性粉末混凝土的出現引來了很多學者對其進行研究，隨著研究的不斷深入，活性粉末混凝土已經達到了一個很好的質量狀態，使用范圍更加廣闊，使用效果有了很大的提高。

1.活性粉末混凝土的力學性能

對于活性粉末混凝土的研究多數圍繞在其配合比的不同與制備方式的不同對承載力的影響和不同受力條件下的構件的破壞形式、裂縫出現、側向撓度及承載力的影響，以期望得出最優質的活性粉末混凝土以應用于工程之中。

李新星對活性粉末混凝土利用正交試驗的方法，分析了眾多影響因素對活性粉末混凝土性能的影響程度。在鮑羅米公式的基礎上，通過對試驗數據的分析， 修正了RPC強度計算公式及流動度經驗公式。通過試驗得出：各種影響因素對于強度及流動性的影響程度各不相同，對強度的影響程度關系大概為水膠比>鋼纖維摻>粉煤灰摻量>砂膠比>減水劑摻量>硅灰摻量，對于流動性的影響程度關系大概為水膠比>鋼纖維摻量>減水劑摻量>砂膠比>粉煤灰摻量>硅灰摻量;分析發現蒸汽養護的試件強度比標準養護條件下的試件強度略高;通過正交試驗，得到了最優配合比砂∶水∶粉煤灰∶硅灰∶減水劑=1∶1.31∶0.26∶0.3∶0.25∶0.031。

薛霖通過試驗對制備工藝的不同對活性粉末混凝土的影響進行了分析，選取合適的配合比制成試件并采用不同的制備方式對得出的試件進行分析，觀察構件的氣泡出現數量以及通過加載分析承載力的變化趨勢，觀察得出：消泡劑對活性粉末混凝的影響效果比較，隨著消泡劑的加入，試件的氣孔數量明顯減小;制備時采用木模和分段振搗及分層澆筑的氣泡數量最少，效果最好;熱水養護的試件強度稍高于標準養護的強度。

施成華對活性粉末混凝土構件在偏心受力條件下進行了試驗研究，以養護條件的不同與是否在構件中摻加鋼纖維作為影響因素，分析了構件在偏心荷載作用下的承載力變化與破壞特征，分析得出：在摻加鋼纖維的條件下，由于鋼纖維提高了活性粉末混凝土構件的抗拉承載力，所以鋼筋的作用不在明顯;在不摻加鋼纖維的條件下，配筋率則對構件的承載力影響較大;試件的截面厚度對其承載力的影響較大，隨著截面厚度的增大，構件的開裂彎矩與極限彎矩也逐漸增大，增大的程度近似呈現平方的關系。

2.鋼管活性粉末混凝土的力學性能

鋼管活性粉末混凝土是應活性粉末混凝土的缺點解決方式而產生的一種外套鋼管的混凝土。鋼管與活性粉末混凝土在一起工作極好的提高了鋼管與活性粉末混凝土的力學性能。

戎芹進行了圓鋼管鋼纖維活性粉末混凝土短柱的軸心受壓試驗。采取不同的套箍系數與徑厚比作為實驗的影響因素，分析了鋼管鋼纖維活性粉末混凝土短柱在受軸力作用下的變形特點與強度提高效果。試驗采用分級加載制度進行加載，得出在在套箍系數不同的條件下，短柱的破壞形式有所不同。套箍系數在0.63-0.88之間時，短柱在軸心受力作用下呈現出剪切破壞;當套箍系數大于1時，短柱呈現出鼓腰破壞。還分析了不同方向的應變變化，當短柱在受力前期處于彈性階段時，鋼管的縱向應變大于橫向應變;在加載的后期，短柱處于彈塑性階段，鋼管橫向變形增加的速度明顯提高，鋼管對活性粉末混凝土的約束作用也逐漸提高。

牛志強進行了方鋼管活性粉末混凝土柱在軸心受壓條件下的力學性能研究試驗采取長細比與含鋼量作為影響柱體力學性能的參數，對受軸心荷載作用下柱體的破壞形態、荷載-應變曲線進行分析，得出如下結論：方鋼管活性粉末混凝土柱在軸心荷載作用下的破壞形式分為鼓腰形破壞和剪切型破壞兩種;荷載-變形曲線包括彈性階段、彈塑性階段及下降階段三個階段，但是也有一部分試件包含承載力的持平階段;隨著長細比的增大，承載力下降，但是隨著套箍系數的增大，承載力會有所提高;通過對多種計算方式進行檢驗發現GB 50936-2014，鋼管混凝土結構技術規范中的計算方法離散性較小，用來計算方鋼管活性粉末混凝土柱在軸心受壓條件下承載力比較合適。

季文玉進行了鋼管活性粉末混凝土長柱的軸心受壓性能試驗。以長細比及套箍系數作為軸心受壓條件下鋼管活性粉末混凝土長柱性能的影響因數，分析了長柱在軸心受壓下的破壞類型、荷載-應變曲線及承載力的變化。通過試驗得出：隨著長細比的增大，試件的延性越來越差且由彈性破壞轉變為失穩破壞;荷載-應變曲線分為彈性階段、彈塑性階段及卸載階段，隨著長細比增加，彈性階段逐漸縮短，彈塑性階段的延性逐漸減小，卸載階段長柱逐漸由彈性破壞轉向失穩破壞;隨著套箍系數的增大，承載力也逐漸增大。

姚良云進行了鋼管RPC短柱的偏心受壓受力性能試驗。通過分析不同的套箍系數、偏心率對偏心受壓條件下鋼管RPC短柱的變形及承載力，得出如下結果：隨著偏心率的增加，試件越來越容易產生失穩破壞;雖然普通鋼管混凝土柱與鋼管高強混凝土柱在偏心荷載作用下都會產生側向撓度，但是鋼管RPC短柱的側向撓度要小的多;相同荷載條件下，隨著套箍系數的增加，側向撓度逐漸減小，承載力逐漸變大;雖然隨著偏心率的增加，短柱的極限承載能力會降低，但是極限縱向變形會減小。

現階段，多數學者對鋼管活性粉末混凝土的研究都圍繞在套箍系數或長細比或偏心率等幾個常見的影響因素，分析出了不同受力條件下，不同形式的鋼管粉末混凝土的性能。但是對于鋼管活性粉末混凝土柱的承載力計算直接用鋼管混凝土柱的承載力計算公式與規范存在較大的誤差，對于鋼管粉末混凝土的相關承載力計算還需要進一步研究。

3.總結

目前，活性粉末混凝土已經廣泛應用到多個方面，常見于隧道、鐵路、軍事加固以及有較高強度要求的多種工程之中，還逐步發展到高寒地區、以及海洋工程之中，對混凝土的發展起到了重要的作用。對于活性粉末混凝土的研究還在不斷地進行之中，對于活性粉末混凝土的配合比及其制備方式已經有了較為良好的方案，對于活性粉末混凝土的易脆性能也已經有了比較好的解決措施。雖然有很多學者對于活性粉末混凝土的計算進行了大量的研究，但是得到的結果都存在較大的誤差，所以對于活性粉末混凝土及其他形式的活性粉末混凝土的計算規范及方法還待進一步發展。

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