常 青（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，河南 洛陽 471002）

1 前言

活性粉末混凝土（RPC）是一種新型結(jié)構(gòu)材料。1994年法國首次公布使用RPC材料，該材料有很高的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度及優(yōu)良的耐久性特性，具有高韌性、抗震和抗沖擊性能；耐高溫性、耐火性及抗腐蝕能力遠(yuǎn)優(yōu)于鋼材。RPC材料強(qiáng)度等級可分為200MPa級、500MPa級和800MPa級。其中200MPa級已有國外工程中應(yīng)用，500MPa、800MPa級尚在研究和試配階段。RPC活性粉末混凝土所用的原材料成本很高，是普通混凝土的4倍以上，部分試驗(yàn)室偏重于RPC單項(xiàng)技術(shù)性能，忽略多方材料搭配均衡，造成了不必要的材料浪費(fèi)。由于活性粉末混凝土復(fù)雜性、技術(shù)保密性、高經(jīng)濟(jì)性等原因，嚴(yán)重影響了它在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

哈齊客專是我國最嚴(yán)寒地區(qū)第一條高速鐵路，沿線最冷月平均氣溫均低于-15℃，極端最低溫度-36.8～-39.3℃，季節(jié)凍土深度189～272cm；活性粉末混凝土材料能滿足嚴(yán)酷的氣候條件要求，哈齊客專全線橋梁人行道擋板、電纜槽蓋板采用RPC-130活性粉末混凝土設(shè)計(jì)，要求抗壓強(qiáng)度≥130MPa；抗折強(qiáng)度≥18MPa；彈性模量：Ec≥48GPa；抗凍等級＞F500；電通量＜40C[1]。

2 RPC130配合比試驗(yàn)

RPC活性粉末混凝土的配合比是活性混凝土應(yīng)用的核心，混凝土要滿足各種技術(shù)指標(biāo)。較低的水膠比是活性粉末混凝土的特點(diǎn)，所以聚羧酸減水劑要有較高的減少率，并與各種材料之間有較好的相容性；水泥、粉煤灰、礦粉、微硅粉等活性材料相互嵌入式填充增加活性混凝土的密實(shí)性；大量使用粉煤灰、礦粉和微硅粉等工業(yè)廢料代替水泥，降低成本，滿足工程經(jīng)濟(jì)性要求。

2.1 原材料要求

1）原材料供應(yīng)須貨源充足且質(zhì)量穩(wěn)定，有供應(yīng)商提供的出廠合格證及型式檢驗(yàn)報(bào)告，并按照有關(guān)檢驗(yàn)項(xiàng)目、批次規(guī)定嚴(yán)格實(shí)施原材料進(jìn)場檢驗(yàn)。

2）水泥宜采用品質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度等級不低于42.5低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥，最好是采用早強(qiáng)水泥，水泥熟料中C3A含量不應(yīng)大于8%，其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》規(guī)定[1]。

3）粉煤灰采用超細(xì)粉煤灰（Ⅰ級以上），活性指數(shù)必須大于65%，燒失量不大于3%，三氧化硫不大于3%，需水量比不大于95%，粉煤灰的其他技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土的粉煤灰》規(guī)定。

4）磨細(xì)礦粉比表面積宜為400～500m2／kg，流動(dòng)度比宜大于100%，燒失量不大于1%，其他技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土的?；V渣粉》規(guī)定，S95礦粉以上。

表1 RPC-130活性粉末混凝土原材料量(kg／m3)

表2 RPC-130活性粉末混凝土原材料量(kg／m3)

5）硅灰（微硅粉）是一種超細(xì)硅質(zhì)粉體材料，外觀為灰或白色粉末，容重：200～250kg／m3，硅灰中細(xì)度小于1μm的占80%以上，平均粒徑在0.1～0.3μm，比表面積為：20～28m2／g，要求SiO2含量大于93%以上，其他技術(shù)要求符合GB/T21236-2007要求。

6）骨料采用石英砂，分粗粒級石英砂（1.0～0.63㎜）、中細(xì)粒徑石英砂（0.63～0.16）及超細(xì)粒徑（0.16以下）三個(gè)粒級，含泥量不大于0.5%，通過篩分析確定三種粒級的摻配比例，確保材料是連續(xù)級配[1]。

7）所用鋼纖維應(yīng)滿足：直徑0.18～0.23㎜，長度12～14㎜，抗拉強(qiáng)度不得低于2850MPa，其他性能應(yīng)滿足JG3064-1999《鋼纖維混凝土》技術(shù)要求。

8）外加劑采用高效聚羧酸減水劑，最好采用早強(qiáng)型，固含量30%，嚴(yán)禁加引氣劑及氯鹽類外加劑，聚羧酸減水劑必須有良好的相容性，外加劑摻量由試驗(yàn)確定，其他性能應(yīng)滿足JG/T223-2007《聚羧酸系高性能減水劑》技術(shù)要求。

9）消泡劑最好采用聚羧酸減水劑廠家自己的消泡劑，本廠的產(chǎn)品相容性好，效果明顯，摻量為膠凝材料的0.2‰。用磷酸三丁酯做消泡劑，摻量經(jīng)過試驗(yàn)確定，含氣量宜控制2%以內(nèi)。

10）拌合物用水應(yīng)符合JGJ63-2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的要求。凡符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的水，均可使用。

2.2 配合比試驗(yàn)

1）其他高速鐵路RPC活性粉末混凝土材料用量見表1。

（2）根據(jù)以往高速鐵路試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)室經(jīng)過多次調(diào)試，在滿足各項(xiàng)工作性、強(qiáng)度、耐久性及經(jīng)濟(jì)性等要求情況下，最終確定各種原材料及摻配比例見表2。

2.3 試驗(yàn)過程

1）試件制作：按GB/T50081-2002，采用60L混凝土攪拌機(jī)，先將鋼纖維和石英砂放進(jìn)攪拌機(jī)3分鐘進(jìn)行分散，然后加入膠凝材料干攪3分鐘，再加入一半水和外加劑攪拌3分鐘，最后加入另一半水?dāng)嚢?分鐘，按規(guī)定測定塌落度和擴(kuò)展度[2]。

（1)將拌合物一次裝入試模，裝料時(shí)應(yīng)用抹刀沿各試模壁插搗，并使拌合物略高出試?？?。

（2)試模應(yīng)附著或固定在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)時(shí)試模不得有任何跳動(dòng)，振動(dòng)應(yīng)持續(xù)到表面出漿為止，不得過振。

2）試件養(yǎng)護(hù)：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)按GB/T50081-2002，一天拆模后應(yīng)立即放入溫度為20±2℃，相對濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)，彼此間隔10～20mm，試件表面應(yīng)保持濕潤，蒸汽養(yǎng)護(hù)的試件拆模后放進(jìn)蒸養(yǎng)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)，在6小時(shí)內(nèi)升溫至90℃，在90℃蒸養(yǎng)3天，蒸汽養(yǎng)護(hù)必須經(jīng)歷靜養(yǎng)、升溫、恒溫、降溫等四個(gè)階段[3]。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)得到RPC材料的抗壓強(qiáng)度175.8MPa，具有很高的抗變形能力；抗折強(qiáng)度24.7MPa，具有很強(qiáng)的抗彎拉性；500次快速凍融循環(huán)后試樣質(zhì)量未損失，橫向基頻無損失，耐久性因子高達(dá)100%，具有很高的耐久性；測定電通量13庫侖，具有很好的耐候性；可見RPC活性粉末混凝土具有較好的品質(zhì)和良好的耐久性[4]。

3 生產(chǎn)質(zhì)量控制與技術(shù)要求

3.1 原材料計(jì)量精度控制

1)計(jì)量設(shè)備精度滿足要求，每工班施工前應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。

2)及時(shí)測定石英砂的含水量，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整施工配合比。

3)計(jì)量器具應(yīng)不定期檢定，數(shù)字顯示異?；蛴袘岩蓵r(shí)應(yīng)對計(jì)量器具進(jìn)行校正。

4)保證聚羧酸外加劑勻質(zhì)性，宜采用大儲(chǔ)罐存儲(chǔ)，罐內(nèi)設(shè)置攪拌設(shè)備，用時(shí)攪拌均勻。

3.2 拌合物的主要控制

1)RPC拌合物拌合均勻，顏色一致，不能出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象。

2)嚴(yán)控RPC拌合物的坍落度，最佳坍落度為140～180mm，含氣量2%以內(nèi)。

3.3 生產(chǎn)設(shè)備要求

實(shí)際生產(chǎn)中需要各個(gè)工序緊密聯(lián)系，一個(gè)工序施工不當(dāng)就可能會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量，每天在施工完畢后都要及時(shí)清理攪拌、分料系統(tǒng)，及時(shí)對各機(jī)械檢查、維修、保養(yǎng)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 模具的質(zhì)量要求

模具應(yīng)滿足RPC蓋板外形尺寸的要求，表面光潔，有一定的強(qiáng)度和剛度。模具的材料應(yīng)有一定的硬度、耐磨，以保證模板的使用頻次。模具應(yīng)拆組方便，便于清理、運(yùn)輸，節(jié)省工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

4 RPC材料經(jīng)濟(jì)分析

RPC材料大量使用工業(yè)廢料，減少環(huán)境污染，符合國家廢物利用原則；RPC材料中摻加多種礦物外加劑，活性材料相互填充提高強(qiáng)度，節(jié)約大量水泥，降低工程成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益；RPC構(gòu)件采用工廠化、集約化生產(chǎn)，蒸養(yǎng)工藝加快了模具周轉(zhuǎn)次數(shù)，滿足質(zhì)量和工期要求；原材料最佳組合降低材料用量，并可用河砂代替石英砂；摻入鋼釬維數(shù)量越多拉壓比越高，可根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)性確定鋼釬維摻量。RPC結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很高，可少用鋼筋或不設(shè)置箍筋，可減少維護(hù)費(fèi)用，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，具有很高經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié) 語

哈齊高速鐵路電纜槽蓋板是RPC材料在嚴(yán)寒地區(qū)又一成功應(yīng)用，但RPC活性粉末混凝土在我國的使用率較低，推廣更是任重道遠(yuǎn)。通過對活性粉末混凝土原材料選擇、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、工序銜接提高工作效率、增加混凝土密實(shí)性、材料利用率等進(jìn)一步研究，對降低RPC材料成本及進(jìn)一步推廣RPC材料應(yīng)用具有非常重要意義。

[1]北京交通大學(xué).科技基〔2006〕129號客運(yùn)專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道、擋板暫行技術(shù)條件[S].北京:中國鐵道出版.2006:3-5

[2]鐘世云，高漢青，王亞妹.大流動(dòng)活性粉末混凝土的適配 [J].建筑材料學(xué)報(bào)，2008，(1):58-63

[3]陳寶良.京滬高速鐵路電纜槽、人行道蓋板活性粉末混凝土試驗(yàn)研究[J].混凝土技術(shù)，2011，(3):11-23

[4]柯開展，蔡文堯.活性粉末混凝土（RPC）在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與前景[J].福建建材，2006，(02):4-7