骨料級配對RPC蓋板質量的影響

本文主要講了RPC活性粉末混凝土生產過程中通過調整骨料級配的方法優化混凝土配合比，不僅有效改善拌合物的工作性能和力學性能，而且是解決RPC蓋板出現的鋼纖維外露、邊角脫落、表面麻面等外觀質量問題的有效途徑。

前言

活性粉末混凝土（Reactive Power Concrete，簡寫成RPC）是二十世紀90年代由法國學者Richard等研究成功的一種新型水泥基復合材料，它是由級配石英細砂（不含粗骨料）、水泥、石英粉、硅灰、超塑化劑和鋼纖維等組成，在凝結、硬化過程中可采取適當的成型養護工藝，如加壓、加熱而獲得。生產RPC蓋板所用拌合物要求抗壓強度≥130MPa、抗折強度≥18MPa、彈性模量≥48GPa、氯離子滲透量<40C、抗凍等級>F600、坍落度≤180mm。在實際生產出來的RPC拌合物工作性能、蓋板強度常常不滿足設計要求并且蓋板表面容易出現邊角容易脫落，鋼纖維外露； 蓋板彎曲變形，表面氣泡多，四周面出現麻面等外觀質量問題。本文通過改變活性粉末混凝土骨料級配的方法嘗試改進RPC蓋板的外觀質量，并取得了預期的效果，合理的骨料級配同時提高活性粉末混凝土的工作性能和強度。

試驗概況

1.試驗原材料

水泥：邯鄲市太行山P.O42.5普通硅酸鹽水泥；礦渣粉（S95級，比表面積460m2/kg）；粉煤灰（Ⅰ級）；硅灰（山東明藍硅粉，SiO2含量94.5%，比表面積20～25m2/g）；石英砂（使用三種規格的石英砂，粒徑20～40目的粗砂，40～70目的中砂，70～120目的細砂， SiO2含量≥98.35%，河北澤通石英砂）；鋼纖維（天津路橋，直徑0.2mm，長徑比60～70）；高效減水劑（聚羧酸系減水劑，固含量為46.36%，減水率29.5%）

2.試驗步驟

（1） 攪拌：將稱好的硅灰、水泥、石英砂、礦粉、粉煤灰、鋼纖維倒人攪拌機中，先攪拌3min，再將溶有高效減水劑的水倒人攪拌機再繼續攪拌3min。

（2） 成型：將RPC拌合物澆注100mm×100mm×400mm模和100mm×100mm×100mm三聯模中，在振動臺上振動2min。

（3） 養護：RPC拌和物成型后，用塑料布覆蓋，放在初養室中（45℃）養護22h后，降溫2小時后拆模，將試塊放在終養室中（80℃）蒸汽養護72 h時，取出降至室溫，然后進行強度試驗。

（4） 強度實驗：對經過初養和終養到達齡期的試件，按GB/T 50081-2002進行抗折、抗壓強度測定。

活性粉末混凝土配合比設計及蓋板外觀結果分析

1.不同骨料級配對活性粉末混凝土工作性能影響的研究

本試驗通過設計五種石英砂級配 （A1：粗砂；A2：中砂；A3：細砂；A4：粗砂+中砂；A5：粗砂+中砂+細砂），采用一個混凝土配合比，對比研究最佳石英砂級配方案。混凝土配合比為：水泥700kg；礦粉70kg；粉煤灰70kg；硅灰180kg；石英砂1120kg；鋼纖維120kg；減水劑2.0%；水160mL。拌合后的混凝土塌落度分別為：A1為 190mm；A2為183mm； A3為165mm； A4為180mm； A5為172mm。

根據RPC蓋板暫行技術條件規定RPC拌合物坍落度≤180mm，A3、A4、A5均能滿足要求，但A3拌合物較稠在RPC蓋板模具中成型相對困難。因此，合理的石英砂級配能夠改善RPC拌合物的工作性能。

2.不同骨料級配對活性粉末混凝土力學性能影響的研究

在水灰比相同的情況下，對比五種石英砂級配對RPC活性粉末混凝土力學性能的影響。強度分別為：A1抗壓124抗折16.4；A2抗壓126抗折16.8；A3抗壓132抗折17.5；A4抗壓130抗折17.2；A5抗壓138抗折19.4（單位：MPa）。

以上試驗結果可以看出砂的級配的不同對RPC活性粉末混凝土強度影響較大，從A1～A5強度逐漸增大，由此可以得出結論：石英砂級配為粗砂+中砂+細砂時RPC活性粉末混凝土強度最高，這主要是顆粒間的孔隙及混凝土的孔隙率變化所致。活性粉末混凝土的孔隙率主要取決于石英砂緊密堆積的空隙率大小，石英砂粒徑越大堆積產生的孔隙率越大，活性粉末混凝土內部的孔隙越大，而連續粒徑石英砂比單粒徑石英砂而言，石英砂堆積所產生的空隙率較小，因此采用連續級配的石英砂所配制的混凝土孔隙率也較小，強度也較高。

3.不同骨料級配對RPC蓋板外觀質量的影響

對比五種石英砂級配對RPC蓋板外觀質量影響，：外觀質量分別為：A1鋼纖維外露、邊角脫落；A2表面氣泡多、鋼纖維裸露；A3彎曲變形、邊角脫落；A4表面蜂窩麻面；A5表面較平整、光滑。由此斷定，由粗、中、細三種不同粒級以一定比例合理組合的石英砂配制出的RPC結構更為致密，表面更加光滑。

結論

（1）連續級配比單一級配的的石英砂配制出來的活性粉末混凝土具有較高的力學性能。

（2）使用連續級配石英砂拌合的活性粉末混凝土更能容易滿足施工要求的工作性能和狀態。

（3）石英砂級配的合理控制是解決蓋板邊角脫落，鋼纖維外露； 蓋板彎曲變形，表面氣泡多，四周面麻面的有效途徑。

（作者單位：河北省保定市滿城縣潤達混凝土攪拌有限公司）