不同摻合料對(duì)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(tuán)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(xì)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(qiáng)度及優(yōu)異耐久性等優(yōu)點(diǎn)的新型混凝土材料[1]。

2 不同摻合料對(duì)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(dòng)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(dòng)性較差；流動(dòng)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(duì)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(huì)對(duì)混凝土的工作性能產(chǎn)生影響。本文就材料組成對(duì)活性粉末混凝土工作性能的影響進(jìn)行探討，為后續(xù)制備高性價(jià)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(qiáng)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(qiáng)度增長作用,60μm以上的顆粒則對(duì)強(qiáng)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(qiáng)度和流動(dòng)度增加[3]。

有學(xué)者通過試驗(yàn)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(duì)應(yīng)的擴(kuò)張度均會(huì)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(kuò)張度會(huì)出現(xiàn)先增大后縮小的情況。

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

2.3 硅灰

硅灰顆粒較細(xì)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(huì)明顯影響活性粉末混凝土拌合物的流動(dòng)性，有試驗(yàn)表明[6]，硅灰摻量越小，活性粉末混凝土的坍落度和擴(kuò)張度就會(huì)越大。當(dāng)硅灰摻量為9%和12%時(shí)，混凝土的擴(kuò)展度分別是0.47和0.53，表明硅灰在12%以下時(shí)，混凝土的擴(kuò)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(shí)度及強(qiáng)度，但是過多的硅灰會(huì)影響活性粉末混凝土的勻質(zhì)性，導(dǎo)致強(qiáng)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(jìn)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、?；郀t礦渣粉等?；炷林袚饺氲V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(yàn)表明，砂膠比對(duì)活性粉末混凝土強(qiáng)度的影響存在飽和點(diǎn)，砂膠比為0.90時(shí)，28d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值,當(dāng)超過0.90時(shí)，隨著砂膠比的增加強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(shí)際施工中，為提高活性粉末混凝土的擴(kuò)展度和流動(dòng)性等工作性能，可采取以下措施。

(1)加強(qiáng)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(yùn)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(yàn)項(xiàng)目用量的1.5倍，且不少于0.02m3。

(3)裝試模時(shí)，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(dòng)方案》(建科[2017]77號(hào))提出：“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑比例達(dá)到15%以上，其中重點(diǎn)推進(jìn)地區(qū)達(dá)到20%以上，積極推進(jìn)地區(qū)達(dá)到15%以上，鼓勵(lì)推進(jìn)地區(qū)達(dá)到10%以上……到2020年，培育50個(gè)以上裝配式建筑示范城市，200個(gè)以上裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地，500個(gè)以上裝配式建筑示范工程，建設(shè)30個(gè)以上裝配式建筑科技創(chuàng)新基地?！薄暗?020年，綠色建材在裝配式建筑中的應(yīng)用比例達(dá)到50%以上?！北敬雾?xiàng)目重點(diǎn)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。