活性粉末混凝土的制備技術(shù)及其養(yǎng)護(hù)方法

嚴(yán)心娥（西安歐亞學(xué)院人居環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710065）

活性粉末混凝土的制備技術(shù)及其養(yǎng)護(hù)方法

嚴(yán)心娥（西安歐亞學(xué)院人居環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710065）

活性粉末混凝土與普通混凝土相比具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性等特點(diǎn)被廣泛研究和應(yīng)用。本文綜述了活性粉末混凝土的制備技術(shù)和養(yǎng)護(hù)方法，為活性粉末混凝土推廣應(yīng)用提供參考。

活性粉末混凝土；制備技術(shù)；養(yǎng)護(hù)方法；應(yīng)用

隨著建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來(lái)越高，特別是對(duì)高強(qiáng)度、高韌性和高耐久性結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)也越發(fā)關(guān)注。20世紀(jì)90年代，法國(guó)Bouygues公司的工程師根據(jù)高密度水泥體系設(shè)計(jì)了一種超高性能的混凝土[1]。該材料仍然選用傳統(tǒng)的原材料和采用傳統(tǒng)的成型工藝，但其不同之處是剔除混凝土中的粗骨料，將水泥、硅粉、細(xì)石英砂、細(xì)鋼纖維、高效減水劑等按照最大密度理論，使各種粒徑顆粒按照最大密實(shí)化進(jìn)行混合。由于其基體致密，所以其具有較高強(qiáng)度和耐久性；而且活性粉末混凝土中摻加鋼纖維，所以混凝土的延性和抗彎拉強(qiáng)度得到極大改善，因此具有良好的韌性[2]。

1 活性粉末混凝土的制備原理

活性粉末混凝土是將水泥、硅粉、石英砂、石英粉、礦粉等摻合料顆粒混合物通過(guò)高效減水劑作用與水混合得到的，具有超高強(qiáng)度、高耐久性、高韌性、體積穩(wěn)定性好的新型水泥基材料。它的配制原理為通過(guò)剔除粗骨料，提高組分的細(xì)度與活性，有效減少材料內(nèi)部的缺陷孔隙與微裂縫，從而獲得超高強(qiáng)度與高耐久性。[3]

1.1 剔除粗骨料提高基體勻質(zhì)性

由于混凝土砂漿材料，應(yīng)力集中于骨料水泥漿界面，因此骨料界面會(huì)有微裂縫產(chǎn)生，而且微裂縫的長(zhǎng)度與骨料的粒徑尺寸成正比，所以隨著骨料粒徑的減小，裂縫寬度也變小。為了減低混凝土結(jié)構(gòu)的孔隙結(jié)構(gòu)，活性粉末混凝土中利用石英砂代替普通混凝土中的粗骨料，并將細(xì)砂直徑控制在600μm以下，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的勻質(zhì)性。

在活性粉末混凝土中，嚴(yán)格劃分水泥、硅粉和細(xì)石英砂等組分的粒徑范圍，并按照最優(yōu)粒徑級(jí)配進(jìn)行配合。一般為使得顆?；旌狭象w系達(dá)到最密實(shí)狀態(tài)，需要選用相鄰兩級(jí)平均粒徑差較大，而且同級(jí)內(nèi)級(jí)配連續(xù)的粉末材料。

在活性粉末混凝土凝結(jié)初期和凝結(jié)過(guò)程中需要對(duì)其加壓，一方面排出漿料中氣泡和多余水分，另一方面是減少混凝土水化過(guò)程中因化學(xué)收縮引起裂紋。

1.2 添加高效減水劑，提高漿料的流動(dòng)性

高效減水劑能降低水泥的表面能，對(duì)水泥有強(qiáng)烈分散作用，因此能大幅降低混凝土用水量，同時(shí)極大提高水泥拌合物流動(dòng)性，顯著改善混凝土工作性。在活性粉末混凝土中，由于其水膠比普通混凝土低，因此添加高效減水劑對(duì)改變活性粉末混凝土的流動(dòng)性,提高其和易性顯得非常重要。因此對(duì)于活性粉末混凝土而言，當(dāng)其流動(dòng)性保持不變時(shí)，水膠比與活性粉末混凝土的力學(xué)性能成反比。因此，高效減水劑性能的好壞將直接影響活性粉末混凝土的性能。

1.3 細(xì)鋼釬維，提高韌性

在活性粉末混凝土中，細(xì)鋼纖維主要承受基體拉應(yīng)力作用，起到阻裂、增強(qiáng)和增韌的作用，這與普通纖維混凝土中的鋼纖維作用相似。在活性粉末混凝土中，當(dāng)混凝土基體受到拉應(yīng)力作用時(shí)，在應(yīng)力作用初期水泥基料與纖維共同承受外力，但主要受力對(duì)象是水泥基體，鋼纖維的作用是極大地限制水泥基料在應(yīng)力作用下發(fā)展形成裂縫。但隨著應(yīng)力的增大水泥基體隨即產(chǎn)生裂隙后，此時(shí)與裂隙相交的鋼纖維因形變?cè)龃蠖鴳?yīng)力顯著增加，而成為主要的受力對(duì)象，最后直至鋼纖維拉斷或者從基體中拔出。在活性粉末混凝土中，通常使用高強(qiáng)度的鋼纖維，其抗拉強(qiáng)度大于1200MPa，所以當(dāng)混凝土破壞時(shí),鋼纖維通常是被拔出而非拉斷。

2 活性粉末混凝土的養(yǎng)護(hù)要求

混凝土養(yǎng)護(hù)是指在適宜的溫度和濕度條件下，增加混凝土的水化作用從而加快其硬化，使其強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)的過(guò)程。養(yǎng)護(hù)過(guò)程，一方面創(chuàng)造各種條件使水泥充分水化，加速混凝土的硬化：二是防止混凝土成型后因外部環(huán)境變化而出現(xiàn)的不正常收縮、裂縫等破損現(xiàn)象。養(yǎng)護(hù)的好壞將影響混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性能，甚至影響其外觀和使用性能。目前對(duì)于活性粉末混凝土的養(yǎng)護(hù)制度研究只有標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、熱水氧化和蒸汽氧化[4]。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)

根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081對(duì)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)是在溫度為20±5℃的環(huán)境中靜置24h, 拆模后應(yīng)立即放入溫度為20±2℃,相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。

2.2 熱水養(yǎng)護(hù)

熱水養(yǎng)護(hù)是將試件成型拆模后，放入熱水中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后取出試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

2.3 蒸汽養(yǎng)護(hù)

蒸汽養(yǎng)護(hù)是將試件成型拆模后，利用蒸汽進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。蒸汽養(yǎng)護(hù)能使混凝土的28d強(qiáng)度提高10%-40%。

根據(jù)研究結(jié)論表明，熱水養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)相較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)能有效提高活性粉末混凝土的強(qiáng)度。熱水養(yǎng)護(hù)有利于提高活性粉末混凝土的抗壓強(qiáng)度，其初期強(qiáng)度隨熱水養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)而提高；蒸汽養(yǎng)護(hù)無(wú)論是初期強(qiáng)度還是后期強(qiáng)度，都高于熱水養(yǎng)護(hù)。主要是因?yàn)樵陴B(yǎng)護(hù)過(guò)程中，基體中的水合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)受到溫度的影響較大，主要是基體中的Ca/Si的變化較大。利用熱水養(yǎng)護(hù)時(shí)，SiO2溶于液相中并于液相中的Ca（OH）2結(jié)合生成各種溶解度相對(duì)較低水合硅酸鈣，這些硅酸鈣物質(zhì)溶解飽和后析出，因此養(yǎng)護(hù)溫度越高，Ca/Si降低，結(jié)晶度提高。同時(shí)，集體中的C-S-H凝膠結(jié)晶程度的提高能改善活性粉末混凝土的抗折強(qiáng)度。[5]

3 結(jié) 語(yǔ)

活性粉末混凝土屬于超高強(qiáng)度、高耐久性、高韌性、體積穩(wěn)定性好的新型水泥基材料，通過(guò)其制備原材料的選擇和優(yōu)化其制備工藝能得到性能優(yōu)異的建筑材料，因此其優(yōu)異的性能大大拓展了混凝土材料在市政設(shè)施、石油管道、高速鐵路、海洋工程及軍事設(shè)施等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

[1]鞠彥忠，王德弘，張超. 活性粉末混凝土的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31(12)：9-15

[2]王月，安明酷，余自若，王華，蘇建杰. 活性粉末混凝土耐久性研究現(xiàn)狀綜述[J].混凝土，2013，8：12-20

[3]何峰，黃政宇. 活性粉末混凝士原材料及配合比設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 [J]. 2007，3：74-77

[4]周錫玲，張勝，謝友均.養(yǎng)護(hù)制度對(duì)RPC強(qiáng)度與干縮性能的影響[J].混凝土，2010，4：24-44

[5]江桂華，林東，林永權(quán)，李偉中.養(yǎng)護(hù)制度對(duì)活性粉末混凝土強(qiáng)度的影響及其機(jī)理研究[J].廣東建材，2010，1：18-21

Preparation technology and curing method of reactive powder concrete

Compared with normal concrete, reactive powder concrete with high strength,good toughness,excellent durability,was widely researched and applied.This paper reviewed the preparation technology and curing methods of reactive powder concrete, and provided a reference for reactive powder concrete application.

reactive powder concrete；preparation technology；curing methods；application

TU528文獻(xiàn)辨識(shí)碼：B

：1003-8965(2017)02-0032-01

陜西省教育廳專項(xiàng)計(jì)劃資助（項(xiàng)目編號(hào)：JK2084）