活性粉末混凝土性能綜述

王一鳳 徐壯壯

【摘 要】 活性粉末混凝土是由水泥、砂漿及一些摻合料組合而成，具有很高的抗壓強(qiáng)度及很好的質(zhì)量，是高強(qiáng)混凝土的其中一種。但是活性粉末混凝土抗脆能力很差，許多學(xué)者為解決這個(gè)問(wèn)題嘗試了許多不同的加固措施，以外套鋼管與摻加鋼纖維最為常見(jiàn)?；钚苑勰┗炷劣捎谧陨砭哂辛己玫男阅芏鄳?yīng)用于需要承受較大載荷的工程之中，但是相關(guān)的計(jì)算還需要進(jìn)一步的研究。

【關(guān)鍵詞】 活性粉末混凝土 配合比 套箍系數(shù) 應(yīng)用

前 言

活性粉末混凝土是一種超高強(qiáng)度混凝土。在20世紀(jì)90年代，隨著科技不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也不斷提高，在鐵路、隧道等對(duì)強(qiáng)度要求很高的工程中活性粉末混凝土應(yīng)需而生。最初的活性粉末混凝土的配合比并不是最合適的，承載力雖然有所提高，但是也存在很多問(wèn)題，例如活性粉末混凝土的脆性問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題?；钚苑勰┗炷恋某霈F(xiàn)引來(lái)了很多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究，隨著研究的不斷深入，活性粉末混凝土已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)很好的質(zhì)量狀態(tài)，使用范圍更加廣闊，使用效果有了很大的提高。

1.活性粉末混凝土的力學(xué)性能

對(duì)于活性粉末混凝土的研究多數(shù)圍繞在其配合比的不同與制備方式的不同對(duì)承載力的影響和不同受力條件下的構(gòu)件的破壞形式、裂縫出現(xiàn)、側(cè)向撓度及承載力的影響，以期望得出最優(yōu)質(zhì)的活性粉末混凝土以應(yīng)用于工程之中。

李新星對(duì)活性粉末混凝土利用正交試驗(yàn)的方法，分析了眾多影響因素對(duì)活性粉末混凝土性能的影響程度。在鮑羅米公式的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析， 修正了RPC強(qiáng)度計(jì)算公式及流動(dòng)度經(jīng)驗(yàn)公式。通過(guò)試驗(yàn)得出：各種影響因素對(duì)于強(qiáng)度及流動(dòng)性的影響程度各不相同，對(duì)強(qiáng)度的影響程度關(guān)系大概為水膠比>鋼纖維摻>粉煤灰摻量>砂膠比>減水劑摻量>硅灰摻量，對(duì)于流動(dòng)性的影響程度關(guān)系大概為水膠比>鋼纖維摻量>減水劑摻量>砂膠比>粉煤灰摻量>硅灰摻量;分析發(fā)現(xiàn)蒸汽養(yǎng)護(hù)的試件強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的試件強(qiáng)度略高;通過(guò)正交試驗(yàn)，得到了最優(yōu)配合比砂∶水∶粉煤灰∶硅灰∶減水劑=1∶1.31∶0.26∶0.3∶0.25∶0.031。

薛霖通過(guò)試驗(yàn)對(duì)制備工藝的不同對(duì)活性粉末混凝土的影響進(jìn)行了分析，選取合適的配合比制成試件并采用不同的制備方式對(duì)得出的試件進(jìn)行分析，觀察構(gòu)件的氣泡出現(xiàn)數(shù)量以及通過(guò)加載分析承載力的變化趨勢(shì)，觀察得出：消泡劑對(duì)活性粉末混凝的影響效果比較，隨著消泡劑的加入，試件的氣孔數(shù)量明顯減小;制備時(shí)采用木模和分段振搗及分層澆筑的氣泡數(shù)量最少，效果最好;熱水養(yǎng)護(hù)的試件強(qiáng)度稍高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度。

施成華對(duì)活性粉末混凝土構(gòu)件在偏心受力條件下進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以養(yǎng)護(hù)條件的不同與是否在構(gòu)件中摻加鋼纖維作為影響因素，分析了構(gòu)件在偏心荷載作用下的承載力變化與破壞特征，分析得出：在摻加鋼纖維的條件下，由于鋼纖維提高了活性粉末混凝土構(gòu)件的抗拉承載力，所以鋼筋的作用不在明顯;在不摻加鋼纖維的條件下，配筋率則對(duì)構(gòu)件的承載力影響較大;試件的截面厚度對(duì)其承載力的影響較大，隨著截面厚度的增大，構(gòu)件的開(kāi)裂彎矩與極限彎矩也逐漸增大，增大的程度近似呈現(xiàn)平方的關(guān)系。

2.鋼管活性粉末混凝土的力學(xué)性能

鋼管活性粉末混凝土是應(yīng)活性粉末混凝土的缺點(diǎn)解決方式而產(chǎn)生的一種外套鋼管的混凝土。鋼管與活性粉末混凝土在一起工作極好的提高了鋼管與活性粉末混凝土的力學(xué)性能。

戎芹進(jìn)行了圓鋼管鋼纖維活性粉末混凝土短柱的軸心受壓試驗(yàn)。采取不同的套箍系數(shù)與徑厚比作為實(shí)驗(yàn)的影響因素，分析了鋼管鋼纖維活性粉末混凝土短柱在受軸力作用下的變形特點(diǎn)與強(qiáng)度提高效果。試驗(yàn)采用分級(jí)加載制度進(jìn)行加載，得出在在套箍系數(shù)不同的條件下，短柱的破壞形式有所不同。套箍系數(shù)在0.63-0.88之間時(shí)，短柱在軸心受力作用下呈現(xiàn)出剪切破壞;當(dāng)套箍系數(shù)大于1時(shí)，短柱呈現(xiàn)出鼓腰破壞。還分析了不同方向的應(yīng)變變化，當(dāng)短柱在受力前期處于彈性階段時(shí)，鋼管的縱向應(yīng)變大于橫向應(yīng)變;在加載的后期，短柱處于彈塑性階段，鋼管橫向變形增加的速度明顯提高，鋼管對(duì)活性粉末混凝土的約束作用也逐漸提高。

牛志強(qiáng)進(jìn)行了方鋼管活性粉末混凝土柱在軸心受壓條件下的力學(xué)性能研究試驗(yàn)采取長(zhǎng)細(xì)比與含鋼量作為影響柱體力學(xué)性能的參數(shù)，對(duì)受軸心荷載作用下柱體的破壞形態(tài)、荷載-應(yīng)變曲線進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：方鋼管活性粉末混凝土柱在軸心荷載作用下的破壞形式分為鼓腰形破壞和剪切型破壞兩種;荷載-變形曲線包括彈性階段、彈塑性階段及下降階段三個(gè)階段，但是也有一部分試件包含承載力的持平階段;隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大，承載力下降，但是隨著套箍系數(shù)的增大，承載力會(huì)有所提高;通過(guò)對(duì)多種計(jì)算方式進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)GB 50936-2014，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范中的計(jì)算方法離散性較小，用來(lái)計(jì)算方鋼管活性粉末混凝土柱在軸心受壓條件下承載力比較合適。

季文玉進(jìn)行了鋼管活性粉末混凝土長(zhǎng)柱的軸心受壓性能試驗(yàn)。以長(zhǎng)細(xì)比及套箍系數(shù)作為軸心受壓條件下鋼管活性粉末混凝土長(zhǎng)柱性能的影響因數(shù)，分析了長(zhǎng)柱在軸心受壓下的破壞類型、荷載-應(yīng)變曲線及承載力的變化。通過(guò)試驗(yàn)得出：隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大，試件的延性越來(lái)越差且由彈性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)槭Х€(wěn)破壞;荷載-應(yīng)變曲線分為彈性階段、彈塑性階段及卸載階段，隨著長(zhǎng)細(xì)比增加，彈性階段逐漸縮短，彈塑性階段的延性逐漸減小，卸載階段長(zhǎng)柱逐漸由彈性破壞轉(zhuǎn)向失穩(wěn)破壞;隨著套箍系數(shù)的增大，承載力也逐漸增大。

姚良云進(jìn)行了鋼管RPC短柱的偏心受壓受力性能試驗(yàn)。通過(guò)分析不同的套箍系數(shù)、偏心率對(duì)偏心受壓條件下鋼管RPC短柱的變形及承載力，得出如下結(jié)果：隨著偏心率的增加，試件越來(lái)越容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞;雖然普通鋼管混凝土柱與鋼管高強(qiáng)混凝土柱在偏心荷載作用下都會(huì)產(chǎn)生側(cè)向撓度，但是鋼管RPC短柱的側(cè)向撓度要小的多;相同荷載條件下，隨著套箍系數(shù)的增加，側(cè)向撓度逐漸減小，承載力逐漸變大;雖然隨著偏心率的增加，短柱的極限承載能力會(huì)降低，但是極限縱向變形會(huì)減小。

現(xiàn)階段，多數(shù)學(xué)者對(duì)鋼管活性粉末混凝土的研究都圍繞在套箍系數(shù)或長(zhǎng)細(xì)比或偏心率等幾個(gè)常見(jiàn)的影響因素，分析出了不同受力條件下，不同形式的鋼管粉末混凝土的性能。但是對(duì)于鋼管活性粉末混凝土柱的承載力計(jì)算直接用鋼管混凝土柱的承載力計(jì)算公式與規(guī)范存在較大的誤差，對(duì)于鋼管粉末混凝土的相關(guān)承載力計(jì)算還需要進(jìn)一步研究。

3.總結(jié)

目前，活性粉末混凝土已經(jīng)廣泛應(yīng)用到多個(gè)方面，常見(jiàn)于隧道、鐵路、軍事加固以及有較高強(qiáng)度要求的多種工程之中，還逐步發(fā)展到高寒地區(qū)、以及海洋工程之中，對(duì)混凝土的發(fā)展起到了重要的作用。對(duì)于活性粉末混凝土的研究還在不斷地進(jìn)行之中，對(duì)于活性粉末混凝土的配合比及其制備方式已經(jīng)有了較為良好的方案，對(duì)于活性粉末混凝土的易脆性能也已經(jīng)有了比較好的解決措施。雖然有很多學(xué)者對(duì)于活性粉末混凝土的計(jì)算進(jìn)行了大量的研究，但是得到的結(jié)果都存在較大的誤差，所以對(duì)于活性粉末混凝土及其他形式的活性粉末混凝土的計(jì)算規(guī)范及方法還待進(jìn)一步發(fā)展。

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