不同摻量硅灰對(duì)活性粉末混凝土力學(xué)性能的影響

劉振國(guó)

（保定新一代建設(shè)工程材料檢測(cè)有限公司，河北 保定 071051）

1 RPC 概述

活性粉末混凝土是由水泥、石英細(xì)砂（不含粗骨料）、磨細(xì)石英粉、硅灰、高效減水劑和鋼纖維等組成，在凝結(jié)、硬化過(guò)程中采用加壓、加熱的養(yǎng)護(hù)工藝制得。RPC 設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)提高顆粒的細(xì)度與活性，優(yōu)化顆粒級(jí)配的基礎(chǔ)上摻加短細(xì)纖維，減少材料內(nèi)部缺陷，增加密實(shí)度，從而獲得高強(qiáng)度、高韌性和高耐久性的混凝土。

作為 RPC 主要成分之一的硅灰，由于其填充效應(yīng)和火山灰效應(yīng)有助于填充水泥顆粒之間的空隙，增加硅酸鹽的聚合度，從而使混凝土獲得致密的組織結(jié)構(gòu)和較高強(qiáng)度與耐久性。本試驗(yàn)通過(guò)硅灰不同摻量對(duì) RPC 力學(xué)性能影響試驗(yàn)，從而確定硅灰對(duì) RPC 的影響。

2 試驗(yàn)材料、步驟、試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原材料

確定使用水泥、粉煤灰、礦粉、石英砂、鋼纖維及高效減水劑的性能，對(duì)使用的硅灰做出相應(yīng)的調(diào)整。

水泥：根據(jù)試驗(yàn)需要選用太行水泥有限公司的P·O42.5 普通硅酸鹽水泥（低堿），物理性能見(jiàn)表 1。

表 1 水泥物理力學(xué)性能指標(biāo)

（2）粉煤灰：Ⅰ級(jí)粉煤灰，華北電力廠(chǎng)，性能見(jiàn)表 2。

表 2 粉煤灰的特性指標(biāo)

（3）礦粉：河北前進(jìn)鋼廠(chǎng)S95級(jí)礦渣粉，性能見(jiàn)表3。

表 3 礦粉的特性指標(biāo)

（4）硅灰；山東三美硅材料有限公司，比表面積18～27m2/g。

（5）鋼纖維：長(zhǎng)度 12mm，直徑 0.2mm，長(zhǎng)徑比60。

（6）石英砂：粒徑 20～40 目、40～70 目和 70～120 目三種。

（7）減水劑：保定慕湖恒源高效減水劑，減水率25.2%，固含量 36.3%。

2.2 不同摻量硅灰性能試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)定除硅灰以外其他原材料相同，硅灰摻量為0～30%，試驗(yàn)設(shè)定見(jiàn)表 4。

表 4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定

硅灰摻量在 10%～30% 時(shí)，有利于鋼纖維與基體之間的粘結(jié)，鋼纖維與基體之間的界面效應(yīng)能夠最大限度的阻止鋼纖維的滑動(dòng)，同時(shí)鋼纖維和基體界面的結(jié)合度和拔出能達(dá)到最大。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定，根據(jù)不同摻量的硅灰，試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表 5。硅灰摻量對(duì) RPC 拌合物坍落度的影響見(jiàn)圖1，對(duì) RPC 力學(xué)性能的影響見(jiàn)圖 2～4。

通過(guò)圖 1，可以看出 RPC 拌合物隨著硅灰摻量的增多，坍落度逐漸的減小，拌合物逐漸變得比較粘稠，由于硅灰特別細(xì)，比表面積特別大，表面需水量增加，這一作用超出了其填充作用和潤(rùn)滑作用，使得需水量增加。

由圖 2、3 和 4 可知，硅灰摻量在 25% 時(shí)，RPC 的抗壓強(qiáng)度和彈性模量較高，抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值，有利于RPC 力學(xué)性能的發(fā)展。

表 5 不同硅灰摻量下 RPC性能

圖 1 硅灰摻量對(duì)坍落度影響

圖 2 硅灰摻量不同對(duì) RPC抗折強(qiáng)度的影響

圖 3 硅灰摻量不同對(duì) RPC抗壓強(qiáng)度的影響

圖 4 硅灰摻量不同對(duì) RPC彈性模量的影響

3 結(jié)論

硅灰作為高活性礦物摻合料，是最常見(jiàn)的活性組分。硅灰顆粒較小，填充在不同顆粒空隙之間，提高漿體的密實(shí)度。作為球形顆粒，具有很好的潤(rùn)滑作用，提高流變性，促進(jìn) C3S 水化，有利于 RPC 早期強(qiáng)度的提高。但是，摻量過(guò)高后，使得 RPC 中氣泡不易排出，造成強(qiáng)度的下降，從而需要一個(gè)適量的摻量。試驗(yàn)確定，硅灰摻量在 25%，RPC 各種力學(xué)性能能夠達(dá)到最優(yōu)。