鞠彥忠，王德弘，張 超

(1.東北電力大學(xué) 建筑工程學(xué)院，吉林 吉林132012;2.空軍房管局濟(jì)南房管處，濟(jì)南250000)

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)是 1993 年法國(guó) Bouygues 公司的 Richard P［1，2］等人根據(jù)線性堆積密度模型(linear packing density model，LPDM)和可壓縮堆積模型(compressive packing model，CPM)和纖維增強(qiáng)材料技術(shù)發(fā)展形成的一種新型超高強(qiáng)度超高性能的高致密水泥基復(fù)合材料。RPC具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性及高體積穩(wěn)定性等特點(diǎn)。和常規(guī)混凝土相比，活性粉末混凝土的主要改進(jìn)包括以下幾點(diǎn):1)去除了粗骨料，優(yōu)化了顆粒粒徑分布，以改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性，減少材料的內(nèi)部缺陷;2)使用與活性組分相容性良好的減水劑，以降低水膠比;3)摻加細(xì)短鋼纖維，提高了RPC的韌性和延性;4)通過熱養(yǎng)護(hù)來加速活性粉末的水化反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)骨料與活性粉末的反應(yīng)，改善微觀結(jié)構(gòu)。

目前被研究的RPC材料的抗壓強(qiáng)度可達(dá)170～800 MPa，抗折強(qiáng)度與彈性模量分別高達(dá)30 MPa和50～60 GPa，斷裂能達(dá)到40000 J/m2。由于混凝土內(nèi)部孔隙率很小，所以RPC有著優(yōu)良的抗氯離子滲透、抗碳化、抗腐蝕、抗?jié)B、抗凍及耐磨等耐久性。更為重要的是，摻加微細(xì)的鋼纖維后能顯著提高其延性，其延性可達(dá)普通混凝土的250倍，極限拉應(yīng)變可達(dá)1%［1，2］。優(yōu)越的力學(xué)性能、耐久性及環(huán)保性能，使RPC在土木、礦山、核電、市政、海洋以及軍事工程領(lǐng)域中有非常廣闊的應(yīng)用前景。

1 RPC材料研究

活性粉末混凝土自上世紀(jì)90年代在法國(guó)研制成功以來，受到了世界各國(guó)專家學(xué)者的關(guān)注，目前活性粉末混凝土已成為國(guó)際工程材料領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。雖然RPC的研制與應(yīng)用已有成功的先例，但是從原材料到制備工藝、試驗(yàn)研究、實(shí)踐應(yīng)用以及RPC的各種性能及其產(chǎn)生機(jī)理，仍有很多問題，例如RPC制備工藝較其它混凝土復(fù)雜，成本較高;RPC的制備、養(yǎng)護(hù)還沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，RPC的本構(gòu)關(guān)系至今仍無明確公認(rèn)的力學(xué)計(jì)算模型等。所以目前對(duì)于RPC的研究，很多還是針對(duì)RPC材料的制備技術(shù)，力學(xué)性能及耐久性的研究。

1.1 RPC材料制備技術(shù)研究

文獻(xiàn)［1，2］介紹了RPC的制作原理和生產(chǎn)過程。A.Cwirzen［3］等對(duì)RPC的最佳配比進(jìn)行了研究，獲得了具有較好使用和易性的RPC。鞠彥忠［4，5］等對(duì)RPC200的制備進(jìn)行系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)了7組不同的RPC配合比，分別測(cè)定了抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，研究了水膠比、鋼纖維含量及種類、養(yǎng)護(hù)制度等因素對(duì)RPC力學(xué)性能的影響，并對(duì)比較分析，確定了RPC的最佳配合比及適合的制備養(yǎng)護(hù)制度。Lee［6］等對(duì)鋼纖維增強(qiáng)強(qiáng)度和韌性的規(guī)律及鋼纖維作用機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)論表明，加入鋼纖維后，RPC試件的破壞形態(tài)由脆性破壞轉(zhuǎn)化為延性破壞。

國(guó)內(nèi)外目前對(duì)RPC的研究主要著重于其綜合性能的優(yōu)化，如兼顧考慮機(jī)械性能、耐久性以及生產(chǎn)成本等。Halit Yazici［7，8］等對(duì)含摻合料RPC的制備技術(shù)及性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果表明:通過使用礦物摻合料(高爐礦渣和粉煤灰)部分替代水泥，提高硅灰和礦物摻合料在RPC中的含量，可以降低RPC的收縮變形，提高其抗壓強(qiáng)度和韌性。高壓蒸氣養(yǎng)護(hù)能更好地改善RPC的水化過程，提高其強(qiáng)度。A.Zenati［9］等用阿爾及利亞當(dāng)?shù)刎S富的河砂資源配制了RPC，并研究了不同摻合料含量對(duì)RPC和易性的影響。洪啟哲［10］等對(duì)高鋁活性粉混凝土的開發(fā)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過加入高鋁材料，在一般養(yǎng)護(hù)方式下，得到了齡期28 d抗壓強(qiáng)達(dá)到184 MPa，彈性模達(dá)到66 GPa的早強(qiáng)RPC材料，該材料還具有耐火性好等優(yōu)點(diǎn)。孫偉［11］等對(duì)綠色活性粉末混凝土的制備過程以及其靜、動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明使用硅灰、粉煤灰以及、礦渣取代50% -60%水泥，用天然的河沙完全取代超細(xì)石英粉同樣可以制得抗壓強(qiáng)度達(dá)到200 MPa以上的活性粉末混凝土。劉娟紅［12］等研究了養(yǎng)護(hù)對(duì)礦物細(xì)粉RPC性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明:干熱養(yǎng)護(hù)能明顯促進(jìn)鋼渣粉參與水化的進(jìn)程，使活性粉末混凝土具有更高的強(qiáng)度。謝友均等［13］研制了摻超細(xì)粉煤灰的RPC200，其抗壓強(qiáng)度接近250 MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到45 MPa。石秋君［14］等通過對(duì)16組配合比的碎石RPC的試驗(yàn)研究，得出了材料的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、棱柱體試件的靜力受壓彈性模量、棱柱體試件泊松比和峰值應(yīng)變等參數(shù)，最后通過對(duì)碎石RPC材料的抗壓力學(xué)性能的綜合分析，提出了碎石RPC的最優(yōu)配合比。何峰［15］等運(yùn)用火山灰效應(yīng)數(shù)值分析方法定量分析了硅灰和石英粉兩種主要組分對(duì)RPC抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)率、強(qiáng)度貢獻(xiàn)數(shù)值以及兩組份的強(qiáng)度貢獻(xiàn)指數(shù)，認(rèn)為提高硅灰和石英粉含量對(duì)RPC強(qiáng)度貢獻(xiàn)顯著。并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、90℃熱水養(yǎng)護(hù)和200℃高溫養(yǎng)護(hù)三種養(yǎng)護(hù)制度以及熱養(yǎng)護(hù)后的靜置室內(nèi)(20℃)和浸入水中(20℃)兩種處理對(duì)RPC和不摻或單摻硅灰或石英粉摻合料的混凝土強(qiáng)度的影響。研究發(fā)現(xiàn)熱養(yǎng)護(hù)有利于提高RPC的抗壓強(qiáng)度，獲得高強(qiáng)、超高強(qiáng)RPC。

從以上文獻(xiàn)可以看出，國(guó)內(nèi)外就RPC材料的配制技術(shù)展開了廣泛的研究，也取得了大量有意義的研究成果。但是，RPC材料在工程中的推廣應(yīng)用的技術(shù)還不成熟，仍然存在很多問題有待克服。如當(dāng)前RPC的制備工藝、條件仍然比較復(fù)雜，成本較高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工程推廣應(yīng)用等。

1.2 RPC基本力學(xué)性能研究

為了給RPC設(shè)計(jì)提供計(jì)算參數(shù)，有必要通過試驗(yàn)測(cè)定其相應(yīng)的基本力學(xué)性能。閆光杰［16］根據(jù)加拿大舍布魯克人行橋采用的活性粉末混凝土設(shè)計(jì)制作了14組RPC200試件，測(cè)得了抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，分別為168.6 MPa和21.6 MPa。并將用該材料制備的橋梁人行道構(gòu)件用于青藏鐵路橋梁中。吳炎海［17］等人進(jìn)行了76組不同尺寸立方體試件和12組棱柱體試件的單軸受壓力學(xué)性能試驗(yàn)，研究了活性粉末混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，探討活性粉末混凝土的基本力學(xué)性能指標(biāo)(峰值應(yīng)變、彈性模量、橫向變形系數(shù)等)與棱柱體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，建立了活性粉末混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線上升段方程。鞠彥忠［18］等人通過試驗(yàn)對(duì)RPC的抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了研究，對(duì)影響RPC力學(xué)性能的因素進(jìn)行了分析，并在試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上建立了不同鋼纖維體積含量RPC受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的數(shù)學(xué)表達(dá)式，擬合得到了抗折強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度之間的關(guān)系表達(dá)式。試驗(yàn)結(jié)果表明，水膠比是影響RPC強(qiáng)度的最主要的因素，鋼纖維含量對(duì)RPC強(qiáng)度的影響規(guī)律比較復(fù)雜，當(dāng)鋼纖維含量1.0% ～3.5%之間變化時(shí)，RPC的抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均隨著鋼纖維摻量的增加而增大。當(dāng)鋼纖維體積含量超過3.5%后，RPC抗壓強(qiáng)度下降，劈拉強(qiáng)度略有提高，而抗折強(qiáng)度仍有明顯的提高。

J.Dugat［19］等人進(jìn)行了RPC200和RPC800的力學(xué)性能試驗(yàn)，對(duì)RPC的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量、泊松比、抗折強(qiáng)度、斷裂能等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，RPC800的彈性模量達(dá)66 GPa，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的線彈性范圍為起點(diǎn)至抗壓強(qiáng)度的60%，斷裂能40 kJ/m2。O.Bonneau［20］等人通過試驗(yàn)研究了RPC的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量和斷裂能等力學(xué)性能指標(biāo)，試驗(yàn)研究表明，RPC不僅具有較高的抗壓強(qiáng)度，而且摻加微細(xì)鋼纖維后能顯著提高RPC的抗折強(qiáng)度和吸收能量的能力，PRC200的抗折強(qiáng)度達(dá)和斷裂能遠(yuǎn)高于HPC。

以上研究表明，目前對(duì)于RPC基本力學(xué)性能的研究已經(jīng)取得了大量的研究成果，研究者們參照普通混凝土性能試驗(yàn)方法，對(duì)RPC的基本力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，得到了RPC抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、彈性模量等，推導(dǎo)擬合得到了RPC應(yīng)力-應(yīng)變曲線等。這些研究成果基本上可以滿足設(shè)計(jì)中確定RPC基本力學(xué)參數(shù)及本構(gòu)關(guān)系的要求，但是，由于RPC的配合比、制備養(yǎng)護(hù)等還沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，不同配合比下RPC的力學(xué)性能可能差別較大，有必要進(jìn)行RPC力學(xué)性能與配合比，制備工藝間關(guān)系的研究。

1.3 動(dòng)力荷載作用下RPC的力學(xué)性能研究

各類建筑物和構(gòu)筑物不但要承受靜力荷載，同時(shí)也必須承受來自不同源頭的動(dòng)荷載作用。混凝土是一種對(duì)荷載速率敏感的材料，研究各種環(huán)境下混凝土的動(dòng)態(tài)行為對(duì)其民用和軍事工程中的應(yīng)用具有很重要的實(shí)際意義。

王磊［21］等，Y.S.Tai［22］等采用SHPB分別對(duì)素RPC和不同鋼纖維含量RPC的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出素RPC和鋼纖維RPC的動(dòng)載抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變率增加的規(guī)律。試驗(yàn)表明在RPC中摻加鋼纖維較好地提高了RPC的韌性和變形能力。黃育［23］等分別對(duì)摻入一定含量的端鉤形鋼纖維、銑削鋼纖維、方直形鋼纖維、波紋形鋼纖維四種RPC混凝土進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，比較不同形狀的鋼纖維在沖擊韌性中所起到的作用。葛濤［24］等利用125榴彈炮改裝的發(fā)射裝置對(duì)RPC和C30鋼筋混凝土制成的靶板做高速侵徹試驗(yàn)，并通過對(duì)比兩種不同材料的試驗(yàn)結(jié)果分析RPC的抗沖擊力學(xué)性能。

賴建中［25］等采用分離式SHPB對(duì)不同纖維摻量的RPC材料進(jìn)行了層裂性能實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，RPC材料層裂強(qiáng)度和破壞形態(tài)具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)，層裂強(qiáng)度和破壞程度隨著應(yīng)變率的提高而增加。王耀華［26］等采用步槍子彈和半穿甲彈進(jìn)行了新型鋼絲網(wǎng)RPC抗侵徹性能試驗(yàn)，通過比較靶體的破壞形態(tài)和侵徹深度以確定鋼絲網(wǎng)RPC的抗侵徹性能，同時(shí)利用ANSYS/LS-DYNA動(dòng)力有限元分析軟件對(duì)兩種靶體的抗侵徹性能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，創(chuàng)建了合理的新型鋼絲網(wǎng)RPC的計(jì)算模型。試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果均表明:鋼絲網(wǎng)RPC具有較好的抗局部破壞和抗裂的性能，且具有較高的效費(fèi)比。余自若［27，28］等對(duì)RPC的疲勞特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，研究表明:循環(huán)荷載作用下，RPC的疲勞破壞表現(xiàn)為形成單一臨界疲勞主裂紋的破壞形態(tài);RPC的宏觀疲勞損傷過程按宏觀疲勞裂紋演變模式分為裂紋潛伏、裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展和失穩(wěn)破壞3個(gè)階段。

以上研究主要是針對(duì)于RPC的動(dòng)力強(qiáng)度與抗裂性能方面，而材料受到?jīng)_擊或爆炸荷載時(shí)的吸能、消能能力也是其性能的一個(gè)重要方面，動(dòng)荷載穿越RPC波幅改變量與其力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系，也都有待于更深入的研究。

1.4 RPC耐久性研究

我國(guó)在未來相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，將處于建設(shè)高峰期?；炷敛牧系哪途眯詻Q定著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，因此，研究RPC材料的耐久性具有重大的實(shí)際意義。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)RPC材料耐久性進(jìn)行了廣泛的研究，主要包括抗凍性、抗碳化性能、抗氯離子侵蝕性能、抗硫酸鹽侵蝕性能、抗化學(xué)溶液侵蝕性和耐磨性等幾個(gè)方面。

鞠彥忠，汪志［29，30］等為研究RPC各組分與其抗凍性能之間的關(guān)系，通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)制作了9組RPC試件，參照GBJ82285普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法中抗凍性能試驗(yàn)的快凍法，對(duì)RPC試件進(jìn)行了100次凍融循環(huán)試驗(yàn)，探討了水膠比、硅灰水泥比、鋼纖維摻量等因素對(duì)普通混凝土和活性粉末混凝土凍融性能的影響。研究表明，RPC具有很好的抗凍融性能，在RPC抗凍融耐久性的諸多影響因素中，水膠比是最主要的影響因素，其次是硅灰水泥比，最后是鋼纖維摻量。

劉斯鳳［31］等按照ASTMC666標(biāo)準(zhǔn)(美國(guó)的快速凍融試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn))對(duì)RPC棱柱體試件做了凍融循環(huán)試驗(yàn)，用耐久性系數(shù)和質(zhì)量損失率兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)混凝土的抗凍性能好壞，凍融循環(huán)次數(shù)600次后，質(zhì)量損失在0.3%左右，接近于0;耐久性系數(shù)也均大于等于100。

安明喆［32］等對(duì)RPC和高性能混凝土(HPC)做了抗凍性能、抗碳化性能、抗氯離子滲透性能對(duì)比試驗(yàn)，分別得到了RPC和HPC經(jīng)過50次、100次、150次、200次、250次和300次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失和動(dòng)彈模量損失，3 d，7 d，14 d，28 d的碳化深度，氯離子擴(kuò)散系數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，RPC在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后的耐久性系數(shù)仍大于99，28d的抗碳化深度為0，氯離子滲透系數(shù)為0.222。

楊吳生［33］等測(cè)定了RPC棱柱體試件抗凍融和抗化學(xué)溶液侵蝕性能，試驗(yàn)表明，經(jīng)300次凍融循環(huán)后其耐久性系數(shù)仍然不小于100，在海水中浸泡的RPC抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都比浸泡前要高。

未翠霞，宋少民［34］將尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的RPC試塊浸泡在硫酸鈉飽和溶液中24 h，再于80℃的烤箱中烘干24 h為一個(gè)循環(huán)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)10次循環(huán)后質(zhì)量損失僅為1%，20次循環(huán)后質(zhì)量損失維持不變，而且試件的強(qiáng)度一直在增加。劉斯鳳［31］等將RPC試件浸入我國(guó)新疆鹽湖鹵水，三個(gè)月后測(cè)得試件的質(zhì)量損失和動(dòng)彈性模量損失。試驗(yàn)結(jié)果表明，三個(gè)月內(nèi)RPC試件無質(zhì)量損失，動(dòng)彈性模量損失在90 d時(shí)僅為0.5%左右，說明RPC材料具有很好的抗化學(xué)溶液侵蝕能力。葉青［35］等對(duì)RPC抗液氮凍融能力進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)表明，RPC經(jīng)過50次常規(guī)凍融和一次液氮凍融循環(huán)之后，其質(zhì)量損失為0.4%，強(qiáng)度損失為1.8%，因此，RPC具有抗液氮凍融的能力。N.Roux［36］等對(duì)RPC200的耐久性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過試驗(yàn)研究了RPC200的抗碳化性能，抗氯離子滲透性能和耐磨性，并與C30和C80混凝土進(jìn)行了對(duì)比分析。研究表明，試件在CO2濃度為100%的環(huán)境中存放90 d后，沒有發(fā)生絲毫碳化;RPC的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為0.02，遠(yuǎn)低于C30混凝土的1.1和C80混凝土的0.6;RPC的耐磨系數(shù)為1.3，也低于C30混凝土的4.0和C80混凝土的2.4;RPC各項(xiàng)耐久性指標(biāo)均明顯優(yōu)于C30和C80混凝土。M.G.Lee［15］等人按照ASTM C131對(duì)RPC、高強(qiáng)混凝土和常規(guī)混凝土的耐磨性進(jìn)行了試驗(yàn)研究和對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RPC的耐磨性明顯優(yōu)于高強(qiáng)混凝土和常規(guī)混凝土。

以上研究從不同方面對(duì)RPC材料的耐久性進(jìn)行了研究，也與常規(guī)混凝土和高性能混凝土的耐久性進(jìn)行了比較分析，這些研究均表明，RPC材料具有良好耐久性。

2 RPC應(yīng)用研究

2.1 RPC構(gòu)件設(shè)計(jì)研究

盧姍姍［37］在對(duì)5根不摻鋼纖維RPC梁的受彎性能試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過理論推導(dǎo)分析，得到不摻鋼纖維RPC梁正截面承載力計(jì)算公式。余自若［38］等通過對(duì)RPC無配筋梁和有配筋梁的試驗(yàn)，分析了RPC梁的彎曲強(qiáng)度和變形特性。假設(shè)梁可承受拉應(yīng)力且拉應(yīng)力按矩形分布，給出了RPC受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算公式，通過該公式計(jì)算出的理論值與試驗(yàn)值符合良好。李莉［39］對(duì)5根鋼筋活性粉末混凝土兩跨連續(xù)梁進(jìn)行了每跨跨中單點(diǎn)集中加載試驗(yàn)，基于試驗(yàn)結(jié)果建立了承載能力極限狀態(tài)下的中支座兩側(cè)等效塑性鉸長(zhǎng)度計(jì)算公式，分別提出了以中支座控制截面相對(duì)塑性轉(zhuǎn)角和中支座相對(duì)受壓區(qū)高度為自變量的彎矩調(diào)幅計(jì)算公式，為活性粉末混凝土連續(xù)梁塑性設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。萬見明［40］在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上建立了活性粉末混凝土梁抗裂計(jì)算模型，提出了正截面抗裂計(jì)算公式。王兆寧［41］通過對(duì)3根矩形截面RPC配筋梁抗彎性能試驗(yàn)以及Ansys有限元分析的基礎(chǔ)上，提出了活性粉末混凝土梁的正截面承載力計(jì)算公式。林震宇［42］等進(jìn)行22根圓鋼管RPC軸壓短柱試驗(yàn)，分析其荷載-變形曲線、破壞特征，在現(xiàn)有普通鋼管混凝土極限承載力計(jì)算規(guī)范，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，通過修正套箍系數(shù)，給出了圓鋼管RPC軸壓短柱極限承載力統(tǒng)一計(jì)算公式。

周軼峰［43］等參照現(xiàn)行高架橋設(shè)計(jì)規(guī)范初步設(shè)計(jì)了RPC橋墩，并通過有限元計(jì)算驗(yàn)證了所用設(shè)計(jì)理論的正確性，在此基礎(chǔ)上分析了RPC橋墩在正常使用狀態(tài)下的力學(xué)性能，并通過穩(wěn)定性、極限承載能力、抗震性能等計(jì)算分析，表明RPC可以節(jié)約材料用量，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。趙冠遠(yuǎn)［44］等通過4個(gè)小比例RPC矩形截面墩的擬靜力試驗(yàn)，研究了RPC配筋柱的延性性能、滯回曲線及其破壞機(jī)理，分析了配箍率對(duì)RPC配筋柱延性的影響。郝文秀［45］等通過大比例尺RPC箱型橋墩試件在低周反復(fù)荷載作用下的受力性能試驗(yàn)，對(duì)試件的破壞形態(tài)、滯回特性、延性性能和耗能能力進(jìn)行研究。王誠(chéng)［46］通過對(duì)3個(gè)RPC箱型墩試件施加常軸力以及水平反復(fù)荷載，研究了水平荷載作用方向?qū)PC箱型墩抗震性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明:RPC箱型墩具有較好的抗震性能，水平荷載加載方向角是影響箱型墩抗震性能的一個(gè)重要因素，斜向受力構(gòu)件的抗震性能要弱于主軸受力構(gòu)件。

鞠彥忠［47-49］等人根據(jù)RPC力學(xué)性能試驗(yàn)研究結(jié)果，通過理論推導(dǎo)分析，提出了活性粉末混凝土電桿的承載力計(jì)算方法和正常使用狀態(tài)(抗裂度、裂縫寬度、撓度)驗(yàn)算方法，給出相應(yīng)參數(shù)的建議取值范圍。并分別對(duì)RPC單桿、預(yù)應(yīng)力RPC雙桿和部分預(yù)應(yīng)力筋RPC雙桿進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)出了能夠滿足500 kV輸電線路工程應(yīng)用要求的三種電桿，并實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益好社會(huì)效益。及高耐久性的工作機(jī)理;V.Matte［50］等人對(duì)RPC制成的放射性核廢料儲(chǔ)藏容器的性能進(jìn)行了研究，指出RPC不但能夠防止放射性物質(zhì)從內(nèi)部泄漏，而且能夠抵御外部侵蝕性介質(zhì)的腐蝕，是制備新一代核廢料儲(chǔ)存容器的理想材料。

可見，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)RPC基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行了廣泛的研究，研究范圍涉及梁、柱、橋墩、電桿、管涵等。但是，這些設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法都是基于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或纖維混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算規(guī)范和一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，通過擬合或修正得到的，即這些設(shè)計(jì)計(jì)算公式的推導(dǎo)不是完全基于構(gòu)件的破壞機(jī)理，而是采用的半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法得到的，這些結(jié)論很可能僅與文中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合，不一定具有普遍適應(yīng)性。因此，對(duì)于RPC構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法有待進(jìn)行更深入的研究。

2.2 RPC的工程應(yīng)用概述

RPC由于其優(yōu)越的力學(xué)性能、超高的耐久性和環(huán)保性能，自問世后，短短的十幾年間已在道路橋梁、核電、市政、港口海洋以及軍事工程中得到了較多的應(yīng)用。迄今為止已二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)采用RPC材料制作橋梁構(gòu)件，1997年在加拿大魁北克省的謝布洛克(Sherbrooke)市建成建成的RPC材料的步行/自行車橋是世界上第一座采用RPC材料的橋梁結(jié)構(gòu)。美國(guó)于2001年在伊利諾斯州建成了18m直徑的圓形屋蓋，該屋蓋未采用任何鋼筋，設(shè)計(jì)中考慮了RPC的延性，直接承受拉、彎應(yīng)力及初裂應(yīng)力。并且大大縮短了施工工期。法國(guó)在一核電站的冷卻系統(tǒng)中耗用823立方米的RPC制作了2500多根尺寸不等的梁，并用以制作大量核廢料儲(chǔ)存容器。RPC材料在美國(guó)的下水道系統(tǒng)工程中得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。為適應(yīng)各種不同特點(diǎn)和用途的壓力管道，已開發(fā)出多種施工技術(shù)和方法。對(duì)于水平壓力管道，采用離心澆注法，充分利用了RPC的高抗壓強(qiáng)度、水密性和低滲透性。在豎直壓力管道中采用濕法澆注有效地利用了RPC的氣密性，減小了空氣滲透。用于制造涵洞和下水道的施工方法“干法澆注”和“頂部頂進(jìn)灌漿澆注法”正在進(jìn)一步的完善中。日本和挪威等國(guó)把RPC運(yùn)用在了港口和海洋工程領(lǐng)域，在日本用RPC做鋼管樁防蝕層，在海水中浸泡實(shí)驗(yàn)表明RPC有很強(qiáng)的防蝕能力，剛管樁表明無銹蝕仍有金屬光澤。在國(guó)外RPC材料還被用于海底輸氣管道的隧洞襯砌、海底核廢料庫(kù)的支護(hù)、海上采油平臺(tái)后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等。

RPC在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)出現(xiàn)了很多工程應(yīng)用的實(shí)例，尤其是鐵路交通工程中。同時(shí)也出現(xiàn)了不少的生產(chǎn)RPC預(yù)制構(gòu)件的廠家。主要產(chǎn)品包括:電纜槽蓋板，橋梁蓋板和欄桿，低高度梁及T型梁等。鐵道部頒布了《客運(yùn)專線RPC材料人行道擋板、蓋板暫行技術(shù)條件》和《客運(yùn)專線鐵路技術(shù)管理手冊(cè):活性粉末混凝土構(gòu)件施工要點(diǎn)手冊(cè)》，也促進(jìn)了RPC材料在鐵路交通工程的推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)RPC在工程修復(fù)中使用也比較多。例如在葛洲壩二江泄水閘和映秀灣電站攔河閘底板修補(bǔ)中試用，效果良好。

3 結(jié) 語

由以上幾個(gè)方面可以看出，國(guó)內(nèi)外在近年來無論是從理論研究還是性能試驗(yàn)方面，都對(duì)RPC進(jìn)行了廣泛的研究，而且在工程應(yīng)用方面也取得了一些進(jìn)展。目前，對(duì)PRC材料的配合比和制作方面的研究已經(jīng)做了很多工作，在一些方面已經(jīng)比較成熟，其靜態(tài)力學(xué)性質(zhì)也已經(jīng)比較清楚，動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)也已取得了一些的研究成果，RPC構(gòu)件的設(shè)計(jì)研究也已經(jīng)開展，但是，當(dāng)前對(duì)于RPC技術(shù)的研究還存在很多問題，如已有的少量的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式也多是參考纖維高強(qiáng)混凝土加上經(jīng)驗(yàn)估算提出的。為了將RPC技術(shù)廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)踐，還需對(duì)以下問題進(jìn)行深入廣泛的理論和試驗(yàn)研究。

(1)養(yǎng)護(hù)問題。目前RPC制備都需要熱養(yǎng)護(hù)，這對(duì)于現(xiàn)澆施工存在一定困難，使其在實(shí)際的結(jié)構(gòu)工程中的運(yùn)用受到了很大的限制。有必要對(duì)RPC材料配合比及施工工藝進(jìn)行進(jìn)一步的研究，開發(fā)出一種能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工要求的RPC材料，使其能夠在土木建筑工程領(lǐng)域發(fā)揮更大的價(jià)值。

(2)造價(jià)問題。當(dāng)前，硅粉的摻入、高效減水劑和鋼纖維的使用以及特殊條件下的成型和養(yǎng)護(hù)條件，都提高了RPC的生產(chǎn)成本;由于地域限制，配制活性粉末混凝土所需要的優(yōu)質(zhì)原材料往往很難在一個(gè)地區(qū)采購(gòu)齊全，這也進(jìn)一步導(dǎo)致成本的增加，阻礙了它的推廣和使用。因此，對(duì)RPC配合比進(jìn)行更深入的研究，研究能夠滿足其材料性能要求的前提下，降低其生產(chǎn)制作成本，對(duì)于RPC更廣泛的推廣應(yīng)用具有重大的實(shí)際意義。

(3)沒有完備的試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，現(xiàn)行的測(cè)試手段、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高強(qiáng)度、高性能的RPC有很多不適應(yīng)的地方，有時(shí)候往往存在較大的誤差或浪費(fèi)現(xiàn)象。

(4)微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)理問題。對(duì)于活性粉末混凝土微觀(亞微觀)結(jié)構(gòu)還有待充分地研究，對(duì)于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度形成機(jī)理還不完全清楚。

(5)缺乏模型。RPC的本構(gòu)關(guān)系至今仍無明確公認(rèn)的力學(xué)計(jì)算模型，使當(dāng)前的工程應(yīng)用仍限于參考纖維高強(qiáng)混凝土加上經(jīng)驗(yàn)估算的方式進(jìn)行。

(6)RPC構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法有待發(fā)展和完善。

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