RPC混凝土的優(yōu)越性能和應(yīng)用現(xiàn)狀

方 磊

(陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710075)

RPC混凝土的優(yōu)越性能和應(yīng)用現(xiàn)狀

方 磊

(陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710075)

介紹了活性粉末混凝土的力學(xué)性能，以某一景區(qū)簡支人行梁橋?yàn)槔ㄟ^計(jì)算分析得出以下結(jié)論：RPC混凝土的力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高強(qiáng)混凝土，使用RPC混凝土橋梁具有足夠的安全儲備。

活性粉末混凝土，橋梁工程，力學(xué)性能，應(yīng)用前景

RPC混凝土是20世紀(jì)末法國一家水泥廠家研制的超高性能混凝土，經(jīng)過20多年的研究和使用經(jīng)驗(yàn)，工程人員發(fā)現(xiàn)這種新型活性粉末混凝土不僅抗壓和抗彎折強(qiáng)度高，而且體積穩(wěn)定性和耐久性以及抗疲勞性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通高強(qiáng)混凝土，其優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度使其抗彎強(qiáng)度達(dá)到了30 MPa～60 MPa，這是其他高強(qiáng)混凝土難以望其項(xiàng)背的。RPC活性粉末混凝土優(yōu)越的力學(xué)和使用性能使其在土木、核電等工程領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用市場。

1 RPC的力學(xué)性能

RPC具有極高的抗壓和抗拉強(qiáng)度，根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)廠家RPC混凝土的材料和生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)工藝與生產(chǎn)高性能混凝土有較大的不同，造成它們與高性能混凝土制作養(yǎng)護(hù)工藝以及力學(xué)性能也有較大的差異。現(xiàn)以RPC800與RPC200的力學(xué)性能和普通高強(qiáng)混凝土對比為例，其制作養(yǎng)護(hù)工藝和力學(xué)使用性能與普通高強(qiáng)混凝土的比較結(jié)果見表1。

表1 RPC800，RPC200和HPC的力學(xué)性能及其制作工藝

眾所周知脆性破壞是普通混凝土的一大使用缺陷，也是困擾工程界的一大難題。而摻加了一定體積比鋼纖維RPC混凝土的斷裂能高達(dá)20 000 J/m2～40 000 J/m2，由這些數(shù)據(jù)可知RPC混凝土的斷裂能以及抗彎折強(qiáng)度幾乎和金屬鋁相同，和鋼材相比也僅僅低了1個(gè)數(shù)量級而已,但是造價(jià)要比鋼材低很多[2]；與其他普通高強(qiáng)混凝土相比，其抗折強(qiáng)度高出1個(gè)多數(shù)量級，而斷裂能高出2個(gè)數(shù)量級之多。因此，RPC混凝土將會是未來混凝土材料發(fā)展的必然方向。

2 應(yīng)用實(shí)例

以某一景區(qū)人行天橋?yàn)槔ㄟ^設(shè)計(jì)計(jì)算最終使用RPC200混凝土代替原有的C50混凝土，并且具有足夠的安全儲備，以適應(yīng)節(jié)假日人流的巨幅增長。人行天橋跨度20 m，橋面寬度2.0 m，人群設(shè)計(jì)荷載采用4.0 kN/m2，其截面如圖1所示，RPC混凝土層厚80 mm，下部鋼箱梁板厚均為8 mm，加勁肋厚度為6 mm，且每隔3 m有一道和加勁肋等高等厚的橫向加勁肋。

邊界條件為簡支梁形式，上層混凝土和鋼箱梁的結(jié)合處采用栓釘剪力鍵進(jìn)行連接，在有限元模型計(jì)算時(shí)，此結(jié)合面節(jié)點(diǎn)直接固結(jié)耦合，有限元計(jì)算模型如圖2所示。

混凝土蓋板分別采用C50和RPC200進(jìn)行組合，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 計(jì)算結(jié)果

由以上計(jì)算結(jié)果可知：1)當(dāng)采用混凝土C50時(shí)混凝土最大壓應(yīng)力達(dá)到35.66 MPa，而規(guī)范設(shè)計(jì)值為23.5 MPa；最大拉應(yīng)力達(dá)到1.81 MPa，接近規(guī)范設(shè)計(jì)值1.95 MPa。2)當(dāng)采用混凝土RPC200時(shí)混凝土最大壓應(yīng)力達(dá)到24.63 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其設(shè)計(jì)值75 MPa；最大拉應(yīng)力達(dá)到2.02 MPa，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值15.0 MPa。3)當(dāng)采用混凝土C50和混凝土RPC時(shí)，撓度和鋼板最大應(yīng)力降低明顯，但是這兩個(gè)控制指標(biāo)均低于設(shè)計(jì)值。

3 結(jié)語

RPC混凝土可以很好的滿足人行天橋項(xiàng)目的使用要求，活性粉末混凝土具有普高強(qiáng)混凝土無法比擬的抗拉強(qiáng)度和使用性能，隨著RPC混凝土研制技術(shù)和施工工藝的日臻完善以及施工技術(shù)的不斷成熟，它會被越來越廣泛的應(yīng)用于工程領(lǐng)域，具有較大的技術(shù)發(fā)展和性能提高潛力。

[1] 吳中偉,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社,1999:10-11.

[2] 吳炎海,何雁斌,楊幼華，等.RPC200的力學(xué)性能[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,31(5):598-602.

[3] 曹 峰,覃維祖.超高性能纖維增強(qiáng)混凝土初步研究[J].工業(yè)建筑,1999,29(6):42-44.

[4] 單 波,黃政宇.活性粉末混凝土RPC基本力學(xué)性能的試驗(yàn)與研究[D].長沙：湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2002.

Reactive Powder Concrete advantages and applications situation

Fang Lei

(ShannxiProvincialTransportPlanningDesign&ResearchInstitute,Xi’an710075,China)

This paper introduced the mechanical properties of Reactive Powder Concrete, taking a scenic area simply supported humanoid girder bridge for example, through the calculation and analysis, obtained the following conclusions: the mechanical properties of RPC was higher than high strength concrete, using RPC concrete bridges had enough safety storage.

Reactive Powder Concrete, bridge engineering, mechanical property, application prospect

2015-06-09

方 磊(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)23-0106-02

TU528

A