RPC活性粉末混凝土原材料選擇與成本分析

劉利萍

摘要：通過(guò)原材料的比選，要使混凝土達(dá)到既能滿足質(zhì)量要求，又內(nèi)實(shí)外美的效果，同時(shí)又使成本降到最低，混凝土施工配合比的選擇至關(guān)重要，對(duì)整個(gè)工程造價(jià)起著決定性的作用。

關(guān)鍵詞：RPC活性粉末混凝土；原材料選擇；成本

RPC活性粉末混凝土是Reactive Powder Concrete的縮寫(xiě)，它是由級(jí)配良好的石英細(xì)砂（不含粗骨料）、水泥、石英粉、硅粉、高效減水劑等組成，為了提高RPC的韌性和延性可加入鋼纖維。在RPC的凝結(jié)、硬化過(guò)程中可采取適當(dāng)?shù)募訅?、加熱等成型養(yǎng)護(hù)工藝。由于其成分中粉末的含量和活性的增加而被稱為活性粉末混泥土。

因?yàn)镽PC是由各種原料經(jīng)過(guò)特定工藝條件生產(chǎn)出來(lái)的水泥基復(fù)合材料，其力學(xué)和物理性能與現(xiàn)有混凝土材料有較大區(qū)別，其設(shè)計(jì)和施工除特別指明外，不能直接套用現(xiàn)有混凝土材料構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

1RPC的原材料的選擇

1.1水泥

水泥應(yīng)采用品質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)低堿硅膠酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥，水泥熟料中C3A含量不應(yīng)大于8%，粒徑范圍為80~100um的水泥。其性能應(yīng)符合GB175-1999規(guī)定，不得使用其他品種水泥。

1.2石英砂

骨料應(yīng)采用SiO2含量大于97%的石英砂，分粗粒徑石英砂（1.0~0.63mm）、中粒徑石英砂（0.63~0.315mm）、細(xì)粒徑石英砂（0.315~0.16mm）三個(gè)粒級(jí)，平均粒徑為250um的石英砂，含泥量不應(yīng)大于0.5%，篩分析試驗(yàn)按TB10210-2001規(guī)定進(jìn)行。采用三級(jí)配細(xì)石英砂可以取得如下效果：（1）可以減小內(nèi)部微裂縫寬度。（2）改善水泥石的力學(xué)性能。（3）減少骨料在總體積中所占的比例。

在RPC中，水泥漿體積比松堆砂子的孔隙要大20％左右，砂子在RPC中不能構(gòu)成骨架，而只是一種被水泥漿體包裹的、含有缺陷的混合物，砂子會(huì)隨著水泥漿的收縮而移動(dòng)，因此砂子與水泥漿之間不會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.3硅灰?

主要以SiO2為主要礦物成分的高活性超細(xì)粉，性能指標(biāo)要求：SiO2含量大于85%，Al2O3含量低于4%，SO3含量不超過(guò)0.8%，細(xì)度在120000cm3/g，顆粒粒徑在0.5μｍ以下的占68%以上，活性指數(shù)達(dá)到120%，流動(dòng)度比90%以上。在RPC中，摻入適量的微硅粉，可起到如下作用：（1）顯著提高抗壓、抗折、抗?jié)B、防腐、抗沖擊及耐磨性能。（2）具有保水、防止離析、泌水的作用。（3）顯著延長(zhǎng)砼的使用壽命。特別是在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環(huán)境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至數(shù)倍。（4）是高強(qiáng)砼的必要成份，查了一些資料，目前已有C150砼的工程應(yīng)用。（5）具有約5倍水泥的功效，還可提高耐久性。（6）可有效防止發(fā)生砼堿骨料反應(yīng)。硅粉在混凝土中同時(shí)起填充材料和火山灰材料使用。硅粉的摻量是根據(jù)所用硅粉、水泥種類(lèi)和骨料性質(zhì)而定，硅粉摻量大會(huì)產(chǎn)生干縮。平均粒徑為0.1~0.2μm的硅灰。

1.4減水劑

應(yīng)采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》（GB8076-1997）、《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119-2003）的有關(guān)規(guī)定，要求與所用水泥及活性復(fù)合摻和料的適應(yīng)性良好，性能指標(biāo)要求：減水率不得低于29%，堿含量不得大于3.5%，含氣量小于2%。不得含有氯離子。經(jīng)檢驗(yàn)合格并經(jīng)試配拌合物性能滿足有關(guān)要求后方可使用。外加劑摻量由試驗(yàn)確定。

1.5短細(xì)鋼纖維的選取

纖維采用活性粉末混凝土專用短細(xì)鋼纖維，直徑0.18~0.22mm，長(zhǎng)度12~14mm，抗拉強(qiáng)度不低于2850Mpa，其他性能滿足《鋼纖維混凝土》（JG/T3064-1999）的要求，摻入鋼纖維可以提高韌性和延性。

在強(qiáng)度和耐久性滿足要求的前提下，我試驗(yàn)室在原材料選擇時(shí)進(jìn)行了成本分析與比較。

2RPC活性粉末混凝土原材料的成本分析（以RPC130為例）

水泥：翼東聞喜海天P.O42.5，425元/噸

粉煤灰：河南洛陽(yáng) I級(jí)245元/噸II級(jí)175元/噸

礦粉：彤陽(yáng) S95305元/噸

硅灰：成都東藍(lán)星 S921800元/噸

石英砂：陜西漢中 0~1mm400元/噸

礦物摻合料：曲沃摻合料 4000元/噸

鋼纖維：鄭州禹鍵 12900元/噸

減水劑：山西康特爾 7300元/噸

水：飲用水

RPC活性粉末混凝土無(wú)外乎以上原材料的組合使用，使其達(dá)到效果最佳，滿足強(qiáng)度和耐久性要求。我試驗(yàn)室在多種原材料組合中的2000組試塊的試配中抽取以下幾組有代表性的數(shù)據(jù)進(jìn)行了成本分析。見(jiàn)表一

表一不同原材料組合每方成本匯總表

序號(hào) 水泥 礦粉 硅灰 摻合料 石英砂 鋼纖維 減水劑 水 坍落度（mm） 擴(kuò)展度（mm） 成本（元）

1 500 / / 500 1146 96 28 150 230 550 4121.4

2 469 / / 469 1224 96 27 150 230 550 4008.1

3 441 / / 441 1266 96 26 150 230 550 3893.7

4 708 280 105 / 1050 96 28 153 230 550 2445.8

5 705 210 105 / 1050 96 27 153 230 550 2415.8

6 700 150 105 / 1050 96 26 153 230 550 2388.13

表二混凝土強(qiáng)度及耐久性發(fā)展變化

序號(hào) 4d養(yǎng)強(qiáng)度（Mpa） 28d標(biāo)養(yǎng) F500抗凍 抗Cl-滲透（Cul）

1 148.5 149.2 合格 32

2 142.1 143.7 合格 34

3 139.5 140.3 合格 37

4 143.2 144.5 合格 34

5 141.1 142.3 合格 35

6 139.5 140.4 合格 36

經(jīng)過(guò)多組混凝土的試配，最后我確定了所用原材料：水泥、硅粉、礦粉、石英砂、鋼纖維、減水劑、水。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要示。

目前中國(guó)高鐵是全球RPC技術(shù)推廣應(yīng)用的最大市場(chǎng)，隨著近年來(lái)對(duì)材料特性認(rèn)識(shí)的不斷深入和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累，RPC的一次性工程造價(jià)還在逐步降低?？紤]到其所具有的高強(qiáng)度和高耐久性，在整個(gè)產(chǎn)品壽命周期內(nèi)，預(yù)計(jì)RPC構(gòu)件的使用總成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通混凝土構(gòu)件，它在正常使用狀況下幾乎沒(méi)有任何維修費(fèi)用發(fā)生，使用成本和維護(hù)工作量大幅度降低，顯示出極其優(yōu)異的性能價(jià)格比。

參考文獻(xiàn)

[1] 新型材料在鐵路橋梁中的應(yīng)用前期研究[S].2003G039.

[2] 高速鐵路橋面設(shè)計(jì)研究及高性能構(gòu)件的研制[S].2004G015.

[3] 客運(yùn)專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板、蓋板暫行技術(shù)條件.

作者簡(jiǎn)介：劉利萍（1975- ），女，遼寧阜新人，本科，工商管理專業(yè)，研究方向：混凝土成本分析