活性粉末混凝土

從工程應(yīng)用角度來(lái)看，活性粉末混凝土有以下的優(yōu)點(diǎn)：

⑴ RPC可以有效地減輕結(jié)構(gòu)物的自重。

RPC具有很高的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以采用更薄的截面或具有創(chuàng)新性的截面形狀，從而使結(jié)構(gòu)自重比普通混凝土結(jié)構(gòu)輕得多。

⑵可以大幅度提高結(jié)構(gòu)物的耐久性。

RPC材料減小了界面過渡區(qū)的厚度與范圍。骨料粒徑的減小，其自身存在缺陷的機(jī)率減小，整個(gè)基體的缺陷也減少。RPC十分密實(shí)，孔隙率極低，它不但能夠阻止放射性物質(zhì)從內(nèi)部泄漏，而且能夠抵御外部侵蝕性介質(zhì)的腐蝕，從整體上提高了體系均勻性、強(qiáng)度和耐久性。

⑶采用RPC設(shè)計(jì)的構(gòu)件。

從而極大地減少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不設(shè)置箍筋。

⑷RPC結(jié)構(gòu)的高耐久性。

極大地減少或免除了維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)了使用壽命，因而具有很高的性能價(jià)格比。

⑸RPC材料的高韌性和結(jié)構(gòu)自重的減輕

有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震和抗沖擊性能。

⑹RPC材料的耐高溫性、耐火性

RPC材料的耐高溫性、耐火性以及抗腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼材。

由上述RPC材料的優(yōu)點(diǎn)可以看出，采用RPC材料可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命，免除維護(hù)費(fèi)用，降低工程建設(shè)和使用的綜合造價(jià)。

RPC材料技術(shù)性能

RPC材料的突出技術(shù)性能主要表現(xiàn)在硬化體的高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性，拌合物的良好施工性能，原材料組成的環(huán)保性能。

活性粉末混凝土力學(xué)性能

RPC材料的強(qiáng)度可按抗壓強(qiáng)度分為200MPa級(jí)、500MPa級(jí)和800MPa級(jí)。200MPa級(jí)的RPC材料已在工程中應(yīng)用，500MPa級(jí)尚處在試驗(yàn)室研究階段，800MPa級(jí)RPC材料則處在試驗(yàn)室試配階段。不同強(qiáng)度等級(jí)的RPC所用的原材料與生產(chǎn)工藝有較大的差異。RPC材料同HPC相比，顯著的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、韌性大,抗拉強(qiáng)度尤為高。200MPa級(jí)RPC材料的抗壓強(qiáng)度為170-230MPa，是高強(qiáng)混凝土的2-4倍，同時(shí)具有很高的變形能力?？拐蹚?qiáng)度為20-40MPa，是高強(qiáng)混凝土的4-6倍，摻入纖維后拉壓比可達(dá)1/6左右。

該強(qiáng)度級(jí)別的RPC材料斷裂韌性高達(dá)20000-40000J/m-2,比普通混凝土與高強(qiáng)混凝土高出100倍，可與金屬鋁媲美。

加拿大的工業(yè)化試驗(yàn)表明：優(yōu)選的地方材料通過混凝土攪拌車或固定攪拌機(jī)可生產(chǎn)200MPa級(jí)RPC材料。

活性粉末混凝土耐久性能

RPC材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、缺陷少，因此具有很高的耐久性。加拿大Quebec省Sherbrooke市中心的

世界上第一座RPC結(jié)構(gòu)橋梁（行人/自行車橋）所用的200MPa級(jí)RPC材料耐久性試驗(yàn)表明：300次快速

凍融循環(huán)(最高溫度4℃、最低溫度-18℃、溫度變化速度6℃/h)后，試樣未受損，耐久性因子高達(dá)

100%；RPC板的50次含除冰鹽的凍融試驗(yàn)結(jié)果，重量損失率平均低于8g/M2，而Quebec省的允許標(biāo)準(zhǔn)

為600g/M2，因此可忽略不計(jì)；測(cè)定的氯離子滲透性在6-9庫(kù)侖間波動(dòng)，而30MPa普通混凝土的氯離子

滲透性為5000庫(kù)侖、80MPa高性能混凝土的氯離子滲透性為約500庫(kù)侖，由此可見它的抗?jié)B透能力非

常好，能有效地阻止有害介質(zhì)的侵入。600次快速凍融試驗(yàn)RPC試件的動(dòng)彈性模量無(wú)損失、質(zhì)量無(wú)損

失。

活性粉末混凝土施工性能

RPC拌和物不僅流動(dòng)性好，而且粘聚性良好，在運(yùn)輸、澆注和搗實(shí)過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象。在窄

小的模板內(nèi)和鋼筋間隙的通過性能良好，澆注后不需要振搗。

活性粉末混凝土環(huán)保性能

RPC材料具有良好的環(huán)保性能。分別采用RPC材料、鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土的同等抗彎能力的工字

型梁，截面尺寸，可見RPC材料所制成的構(gòu)件截面尺寸可等同于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。表1給出了同

等承載力條件下， 30MPa引氣型普通混凝土、60MPa的HPC及RPC材料的等效體積、水泥用量、生產(chǎn)水

泥過程CO2排放量及骨料用量。由表1可見，同等承載力條件下RPC材料的水泥用量幾乎是普通混凝土

與HPC的1/2，因此同等量水泥生產(chǎn)過程CO2排放量也只有一半左右。生產(chǎn)過程不可再生的自然資源骨

料的用量RPC材料只占HPC與30MPa混凝土的1/3與1/4。

活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，以下簡(jiǎn)稱RPC）是繼高強(qiáng)、高性能混凝土之后，出現(xiàn)的一種力學(xué)性能、耐久性能都非常優(yōu)越的新型建筑材料。

RPC是在20世紀(jì)90年代同法國(guó)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)研究出的新型超高性能材料。它是在DSP(Densified System containing ultra-fine Particles)材料與纖維增強(qiáng)材料相復(fù)合的高技術(shù)混凝土。根據(jù)其組成和熱處理方式的不同，這種混凝土的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到200MPa 至800MPa；抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到20MPa至50MPa；彈性模量為40Gpa至60Gpa；斷裂韌性高達(dá)40000J/m2，是普通混凝土的250倍，可與金屬鋁媲美；氯離子滲透性是高強(qiáng)混凝土的1/25，抗?jié)B透能力極強(qiáng)；300次快速凍融循環(huán)后，試樣未受損，耐久性因子高達(dá)100%；預(yù)應(yīng)力活性粉末混凝土梁的抗彎強(qiáng)度與其自重之比接近于鋼梁。RPC在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以解決目前的高強(qiáng)與高性能混凝土抗拉強(qiáng)度不夠高、脆性大、體積穩(wěn)定性不良等缺點(diǎn)，同時(shí)還可以解決鋼結(jié)構(gòu)的投資高、防火性能差、易銹蝕等問題。

活性粉末混凝土是一種具有超高強(qiáng)度、高韌性和高耐久性的新型水泥基復(fù)合材料。將這種材料應(yīng)用于高烈度地震區(qū)的大跨度橋梁或高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)等工程建設(shè)，不僅可以有效地減小構(gòu)件截面尺寸，降低結(jié)構(gòu)自重和地震慣性力，還可以保證結(jié)構(gòu)具有良好的位移延性能力。本項(xiàng)目擬通過材料的單軸及多軸加載試驗(yàn)研究，從分析材料的基本損傷機(jī)理出發(fā)，采用損傷變量反映微觀損傷對(duì)活性粉末混凝土材料宏觀力學(xué)性能劣化的影響，提出一個(gè)基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和不可逆熱力學(xué)理論的活性粉末混凝土損傷本構(gòu)模型及損傷演化方程；通過開展活性粉末混凝土墩柱配筋構(gòu)件的擬靜力試驗(yàn)及其擬動(dòng)力試驗(yàn)，研究活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的抗震性能及損傷機(jī)理，并應(yīng)用損傷本構(gòu)模型建立活性粉末混凝土墩柱構(gòu)件的彈塑性地震反應(yīng)分析方法。本項(xiàng)目的研究結(jié)果將是活性粉末混凝土復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。 2100433B

測(cè)定了不同養(yǎng)護(hù)條件下活性粉末混凝土收縮隨齡期的發(fā)展，配合材料水化動(dòng)力學(xué)參數(shù)、漿體微結(jié)構(gòu)、膠凝材料水化程度、內(nèi)部相對(duì)濕度、漿體溶液表面化學(xué)特性等微觀試驗(yàn)，掌握了不同養(yǎng)護(hù)制度下活性粉末混凝土收縮的變化規(guī)律及其微觀機(jī)理；結(jié)合混凝土收縮相關(guān)基礎(chǔ)理論，明確了養(yǎng)護(hù)制度變化對(duì)活性粉末混凝土材料各齡期的化學(xué)收縮、自收縮和干燥收縮的影響機(jī)理；綜合考慮力學(xué)性能、耐久性和收縮變化，提出了合理有效的活性粉末混凝土收縮控制關(guān)鍵技術(shù)。本項(xiàng)目為解決不同養(yǎng)護(hù)制度活性粉末混凝土材料收縮問題提供理論支持，為活性粉末混凝土技術(shù)發(fā)展與工程應(yīng)用提供科學(xué)基礎(chǔ)。 2100433B