徐 雯 譚淑珍 彭 奧 黃文杰

（廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東廣州 510006）

引言

1993年法國學(xué)者采用DSP（Densified Small Particles）模型，將傳統(tǒng)混凝土中的粗骨料剔除，根據(jù)最緊密堆積原理使得材料內(nèi)部的均質(zhì)性提高，摻入適量活性摻合料以及微細(xì)高強短纖維經(jīng)過成型施壓，然后高溫養(yǎng)護(hù)處理研制出了一種具有高強度、高韌性和高耐久性的混凝土[1]。

有試驗研究[2]表明，通過優(yōu)選原材料、優(yōu)化粉粒顆粒級配、降低水膠及改變養(yǎng)護(hù)和成型方式等技術(shù)手段，能夠使活性粉末混凝土的強度產(chǎn)生很大影響。采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)是RPC的一般養(yǎng)護(hù)方式，這不僅提高了RPC的生產(chǎn)成本，同時由于RPC本身水膠比低，采用熱養(yǎng)護(hù)會使得自身的收縮較大，導(dǎo)致現(xiàn)澆困難，限制了其在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。因此，采用普通混凝土類似的常規(guī)生產(chǎn)工藝和常溫養(yǎng)護(hù)條件，制備出工作性能較好的高性能RPC，不僅可以使RPC的經(jīng)濟(jì)性提高，同時也為拓寬其工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 配置原理及技術(shù)

免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土是一種高強度、高韌性、高耐久性的混凝土。它的基本配制原理是：通過加入硅灰或者粉煤灰等提高部分原材料中的細(xì)度與活性，減小材料內(nèi)部的缺陷（孔隙與微裂縫），獲得超高強度與高耐久性。另外原材料還包括高強摻和料、高效減水劑與微細(xì)高強鋼纖維[3]等。

RPC的制備具體采取了以下技術(shù)措施：

（1）提高基體勻質(zhì)性：將粗骨料剔除，減少骨料與漿體界面薄弱區(qū)形成的微觀缺陷；將骨料顆粒相互分離，提高漿體的比例，不形成剛性骨架。在溫度、收縮等作用下，由于漿體變形無剛性骨架約束，因而可減少微裂縫的產(chǎn)生。

（2）提高基體密實度：在RPC配制過程中，優(yōu)化原材料的顆粒級配，使得相鄰粒級的平均粒徑比得以提高，小顆粒填充于大顆?？障吨小＜尤敫咝p水劑，降低混凝土拌合物的水膠比。

（3）摻入纖維提高韌性：在RPC中摻入適量的鋼纖維或其他纖維，提高材料的韌性。

2 免蒸養(yǎng)RPC國內(nèi)外研究進(jìn)展

免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土在工程中的應(yīng)用還處于初級階段，但是活性粉末混凝土在國內(nèi)外都有廣泛的應(yīng)用。因此，免蒸養(yǎng)RPC的展望是能達(dá)到RPC的工程實際應(yīng)用高度。

2.1 在國外的應(yīng)用

（1）1996年，美國CPAR計劃及法國與美國陸軍工程師團(tuán)合作，生產(chǎn)了大量的活性粉末混凝土制品。

（2）1997年，由加拿大、瑞士、法國、美國共同開發(fā)的一個活性粉末混凝土試點工程——Sherbrook人行橋[4]，采用RPC200進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，從1997年11月正式開通，至今完好。

（3）2001年，美國的伊利諾斯州用活性粉末混凝土材料建成了一個直徑為18m的圓形屋蓋。該屋蓋在設(shè)計中未使用任何鋼筋，考慮了RPC的延性。

（4）2002年，韓國的首爾建成了一座采用活性粉末混凝土為材料、跨度為120m的拱橋。

（5）2006年美國建成第一座高等級活性粉末混凝土單跨簡支梁橋——Wapello County Mars HillBrige.

（6）2008年，法國埃羅省采用RPC預(yù)制樁在一個月時間內(nèi)建成了一座跨度70m，橋面寬1.8m的Anges步行橋[5]。

（7）2013年，法國的Jean Bouin體育場的外殼采用了3600塊RPC薄板組成自承重雙重曲面結(jié)構(gòu)。

2.2 國內(nèi)應(yīng)用

（1）2005年，沈陽某工廠擴(kuò)建工程采用了抗壓強度為120.5MPa的活性粉末混凝土。

（2）2006年，我國遷曹鐵路灤柏干渠大橋工程中首次采用跨度為20m的RPC預(yù)制T形梁。

（3）2008年，在薊港鐵路中采用高度1800m，跨度32m的T形梁，成功解決了線路跨線凈高受限的問題。

2.3 國內(nèi)研究

（1）2010年，青島理工大學(xué)碩士論文《免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土研究及應(yīng)用》，研究了在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)下的RPC的基本力學(xué)性能和耐久性，對免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土制作的高強井算的承載力進(jìn)行了試驗。

（2）2013年，劉永道等人對170MPa免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土進(jìn)行了試驗研究。他得出結(jié)論，在常溫養(yǎng)護(hù)[6]下石英粉不僅發(fā)揮其填充作用，而且部分發(fā)生反應(yīng)，并與水化硅酸鈣基體形成致密的連續(xù)體，從而促進(jìn)RPC的抗壓強度提高。

3 免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土在研究和實際應(yīng)用中存在的問題

（1）原材料不足：水泥強度等級較低。我國水泥在細(xì)度和產(chǎn)量方面比較局限，高強度水泥使用較少，一般工程使用都是42.5的水泥，52.6和62.5的水泥使用較少。其次是優(yōu)質(zhì)高效減水劑比較缺乏。在我國，萘系減水劑已經(jīng)使用二十幾年，但減水率不高，坍落度損失很快，難以滿足實際工程需要。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示至今為止，較好的減水劑其減水率一般也只有25%左右。

（2）工藝較其它混凝土復(fù)雜，且成本昂貴。一方面免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土水膠比比較低，且需要摻入鋼纖維，導(dǎo)致其攪拌和成型上相較于普通混凝土困難。另一方面免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土的基本配制原理和普通混凝土不同，使它對各組分及生產(chǎn)過程的要求較高，硅粉、高效減水劑和鋼纖維的摻入也會提高免蒸養(yǎng)RPC的生產(chǎn)成本，阻礙它的推廣和使用。免蒸養(yǎng)RPC采用標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)條件在一方面已經(jīng)降低了生產(chǎn)成本，如何降低它原材料的造價而不影響其工作性能是接下來研究工作者的另一個目標(biāo)。

4 結(jié)論

通過大量的試驗研究表明：免蒸養(yǎng)活性粉末混凝土的基本力學(xué)性能以及耐久性都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通混凝土，且在慢慢接近采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)條件的活性粉末混凝土性能的。在工程性能可以滿足工程應(yīng)用需要的基礎(chǔ)上，還能大大降低RPC的生產(chǎn)成本，這為免蒸養(yǎng)RPC在實際工程中的大量應(yīng)用起到了很大的推廣作用。