不同摻合料對活性粉末混凝土工作性能的影響

黃春霞 楊 謙 韓吉祿

(1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.中國長江三峽集團有限公司，湖北 宜昌 443133)

1 引言

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,簡稱RPC)，去除粗骨料，細化組分粒徑，提高組分反應(yīng)活性，是20世紀(jì)90年代開發(fā)出的具有高強度及優(yōu)異耐久性等優(yōu)點的新型混凝土材料[1]。

2 不同摻合料對活性粉末混凝土工作性能影響分析

混凝土的工作性能主要包括流動性，粘聚性和保水性，三者之間相互關(guān)聯(lián)和制約。粘聚性好的混凝土，保水性也好，但其流動性較差；流動性大的新拌混凝土，往往粘聚性和保水性有變差的趨勢。隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展，施工過程中，大多采用泵送施工等方法，對新拌混凝土的和易性要求很高，三方面工作性能必須協(xié)同統(tǒng)一，才能既滿足施工要求，又能確保工程質(zhì)量良好。

活性粉末混凝土的原材料組成主要包括水泥，骨料，鋼纖維，礦物添加劑，高性能減水劑等，改變每種材料的種類及摻量等配合比因素，都會對混凝土的工作性能產(chǎn)生影響。本文就材料組成對活性粉末混凝土工作性能的影響進行探討，為后續(xù)制備高性價比的活性粉末混凝土提供參考。

2.1 水泥

有研究發(fā)現(xiàn)[2]，在水泥水化過程中粒徑小于10μm的顆粒需水量大，主要起早強作用，為保證水泥的流變性，10μm以下的顆粒應(yīng)小于10%,3μm～30μm 的熟料顆粒主要起強度增長作用,60μm以上的顆粒則對強度增長沒有影響。

2.2 粉煤灰

粉煤灰具有“填充”,“活性”和“滾珠”作用，混凝土中適當(dāng)摻入粉煤灰，可以使活性粉末混凝土的強度和流動度增加[3]。

有學(xué)者通過試驗研究發(fā)現(xiàn)[4]，在活性粉末混凝土中加入適量粉煤灰，坍落度和對應(yīng)的擴張度均會增加，從而提高工作效率。但隨著粉煤灰摻量的逐漸增加，活性粉末混凝土的坍落度和擴張度會出現(xiàn)先增大后縮小的情況。

有試驗表明[5]，粉煤灰的摻量為15%的抗壓強度高于粉煤灰摻量為30%的抗壓強度，說明摻加15%的粉煤灰對其力學(xué)性能有較好的影響。

2.3 硅灰

硅灰顆粒較細且活性很高，是活性粉末混凝土獲得良好性能所需的一種重要礦物摻和料。硅灰的摻量會明顯影響活性粉末混凝土拌合物的流動性，有試驗表明[6]，硅灰摻量越小，活性粉末混凝土的坍落度和擴張度就會越大。當(dāng)硅灰摻量為9%和12%時，混凝土的擴展度分別是0.47和0.53，表明硅灰在12%以下時，混凝土的擴展度隨著硅灰摻量的增大而增大。硅灰可以提高活性粉末混凝土的密實度及強度，但是過多的硅灰會影響活性粉末混凝土的勻質(zhì)性，導(dǎo)致強度出現(xiàn)降低[3]。

2.4 礦粉

礦粉一般是指將開采出來的礦石進行粉碎加工后所得到的料粉，如鐵礦粉,磁礦粉等，但是混凝土中常用的礦粉又稱為礦渣微粉、粒化高爐礦渣粉等。混凝土中摻入礦粉，可節(jié)約水泥用量30%～60%，降低水泥和混凝土工程成本，能夠抑制堿骨料反應(yīng)，顯著提高混凝土抗堿骨料反應(yīng)的能力，改善水泥混凝土的和易性等工作性能。

2.5 石英砂

活性粉末混凝土與普通混凝土相比，沒有碎石等粗骨料，除膠凝材料外，石英砂就是其主要的骨料之一。石英砂是石英石經(jīng)破碎加工而成的顆粒，其主要礦物成分是SiO2，其顏色為乳白色,或無色半透明狀。

有試驗表明，砂膠比對活性粉末混凝土強度的影響存在飽和點，砂膠比為0.90時，28d標(biāo)養(yǎng)抗壓強度達到峰值,當(dāng)超過0.90時，隨著砂膠比的增加強度逐漸降低[7]。

2.6 鋼纖維

素活性粉末混凝土是一種脆性材料，主要通過摻入纖維來增強其延性和韌性，目前常用的纖維有鍍銅纖維，不銹鋼纖維及聚乙烯纖維等。鍍銅纖維在使用過程中十分容易發(fā)生銹蝕，從而使混凝土表面出現(xiàn)銹漬，聚乙烯纖維能解決鍍銅纖維的銹蝕問題，但研究發(fā)現(xiàn)聚乙烯纖維對活性粉末混凝土力學(xué)性能的提高有限,不銹鋼纖維耐高溫,耐銹蝕性能好，在海洋工程中，可以替代鍍銅纖維，使活性粉末混凝土具有更好的耐久性[8]。

3 提高活性粉末混凝土工作性能的措施

在實際施工中，為提高活性粉末混凝土的擴展度和流動性等工作性能，可采取以下措施。

(1)加強稱量設(shè)備的保養(yǎng)與校核，確保投料準(zhǔn)確。

(2)取樣應(yīng)取攪拌運輸車卸料過程中的1/4～3/4，數(shù)量應(yīng)取混凝土質(zhì)量檢驗項目用量的1.5倍，且不少于0.02m3。

(3)裝試模時，應(yīng)分兩層裝，每層裝料厚度大致相等，采用人工插搗的方式，每層插搗次數(shù)應(yīng)根據(jù)試件的截面而定，一般每100cm2截面積不少于12次。

4 活性粉末混凝土應(yīng)用前景分析

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《“十三五”裝配式建筑行動方案》(建科[2017]77號)提出：“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上，積極推進地區(qū)達到15%以上，鼓勵推進地區(qū)達到10%以上……到2020年，培育50個以上裝配式建筑示范城市，200個以上裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地，500個以上裝配式建筑示范工程，建設(shè)30個以上裝配式建筑科技創(chuàng)新基地。”“到2020年，綠色建材在裝配式建筑中的應(yīng)用比例達到50%以上。”本次項目重點研究的礦物摻和料活性粉末混凝土就是綠色建材的一種，在未來建設(shè)工程中有廣闊的應(yīng)用前景。