國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)_活性粉末混凝土_內(nèi)容簡(jiǎn)介

1、國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《 活性粉末混凝土》 內(nèi)容簡(jiǎn)介*閻培渝( 清華大學(xué)土木工程系， 北京 100084)［ 摘要］ 闡述了活性粉末混凝土的發(fā)展歷史、 基本性能與應(yīng)用領(lǐng)域， 詳細(xì)介紹了近期編制完成的國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《活性粉末混凝土》 的主要內(nèi)容， 包括活性粉末混凝土的分類與性能、 原材料、 配合比設(shè)計(jì)原則、 生產(chǎn)、 性能檢驗(yàn)與評(píng)定 等方面的規(guī)定。希望對(duì)從事相關(guān)行業(yè)人員理解本規(guī)范的內(nèi)容有所幫助。［ 關(guān)鍵詞］ 混凝土; 活性粉末混凝土; 配合比; 規(guī)范

2、［ 中圖分類號(hào)］ TU528 ［ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［ 文章編號(hào)］1002- 8498( 2014) 24- 0112- 05Introduction of National Production Standard:Ｒeactive Powder ConcreteYan Peiyu( Department of Civil Engineering， Tsinghua University， Beijing 100084， China

3、)Abstract: The development， basic performance and application field of reactive powder concrete isdescribed， and the main content of the national production standard: Ｒeactive powder concrete， which has complied re

4、cently，are introduced in detail，such as reactive powder concrete classification and performance， raw materials，mix proportion design principle，production，properties detection and estimation， etc． There is a good wish f

5、or the corresponding engineer to understand the standard．Key words: concrete; activated powder concrete; mix proportion; standards隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 混凝土強(qiáng)度等級(jí)一直在不斷提高， 高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土( 60 ～ 140MPa) 已經(jīng) 成功應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程中。目前， 國(guó)際上較為通用的 配制高強(qiáng)混凝土( 10

6、0MPa ) 的技術(shù)為“硅酸鹽水泥+ 硅灰 + 高效減水劑” 。但高強(qiáng)混凝土的抗彎抗拉 強(qiáng)度仍然不高， 必須通過(guò)配筋來(lái)增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度， 而大量配筋又帶來(lái)施工澆筑的困難， 同時(shí)由于混凝 土收縮變形受鋼筋的約束還會(huì)引起應(yīng)力， 導(dǎo)致開(kāi) 裂， 對(duì)耐久性產(chǎn)生不利的影響。而且在高強(qiáng)混凝土 中， 粗骨料與漿體的界面薄弱區(qū)形成的缺陷也會(huì)造 成混凝土強(qiáng)度與耐久性的降低。會(huì)， 會(huì)上就 ＲPC 的原理、 性能和應(yīng)用進(jìn)行了廣泛而深入的探討。與會(huì)專家一致認(rèn)為

7、: 作為一類新型超 高性能混凝土材 料， ＲPC 具 有 廣 闊 的 應(yīng) 用 前 景。2005， 2008 年和 2012 年在德國(guó) Kassel 大學(xué)召開(kāi)了 3 次超高性能混凝土( UHPC) 國(guó)際會(huì)議， 深入探討了 ＲPC 的制備、 微結(jié)構(gòu)特征和性能， 在會(huì)上介紹了許 多實(shí)際工程應(yīng)用案例， 并討論了相關(guān)歐洲技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 的制訂問(wèn)題。2013 年 10 月在 ＲPC 的發(fā)源地法國(guó)馬 賽召 開(kāi) 了 超 高 性 能 纖

8、 維 增 強(qiáng) 混 凝 土 國(guó) 際 會(huì) 議 ( UHPFＲC 2013) ， 交流了歐洲與美國(guó)等地最新的研 究與應(yīng)用成果。ＲPC 已從最初主要用于人行橋的 建設(shè)擴(kuò)展到公路與鐵路橋梁、 建筑外裝飾墻、 既有 結(jié)構(gòu)加固、 抗震抗爆結(jié)構(gòu)、 特殊建筑構(gòu)件等。雖然 ＲPC 問(wèn)世的時(shí)間不長(zhǎng)， 但因 ＲPC 具有良 好的力學(xué)性能和優(yōu)異的耐久性， 在短短的幾年內(nèi)， 就已經(jīng)在工程建設(shè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。世界上第 1 座 以 ＲPC 為結(jié)構(gòu)材料的步行橋位

9、于加拿大魁北克省 的 Sherbrooke 市。該橋采用鋼管 ＲPC 桁架結(jié)構(gòu)， 跨 度 60m， 橋面寬 4. 2m。橋面板厚 30mm。桁架腹桿 為 150 × 3mm 的不銹鋼管， 內(nèi)灌 ＲPC200。下弦為針 對(duì) 以 上 問(wèn) 題， 20 世 紀(jì) 年 代，法 國(guó) 80BOUYGUES 公司研制出一種新的超高性能的水泥基復(fù)合 材 料— — —活性粉末混凝土 ( reactive powderconcr

10、ete， ＲPC) 。ＲPC 的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到 200MPa以上。1998 年 8 月， 在加拿大 Sherbrooke 市召開(kāi)了 第一次以 ＲPC 和高性能混凝土為主題的國(guó)際研討* 教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目( 20130002110033)［ 作者簡(jiǎn)介 ］ 閻培渝， 教授， E- mail: yanpy@ tsinghua． edu． cn［ 收稿日期 ］ 2014- 09- 28施工技術(shù) 第 43 卷 114性粉末混凝土的等級(jí)，

11、對(duì)于抗壓強(qiáng)度的要求可以降低。活性粉末混凝土的耐久性能應(yīng)符合表 2 的規(guī) 定?；钚苑勰┗炷恋哪途眯阅軆?yōu)異， 在一般環(huán)境 使用時(shí)均不會(huì)出現(xiàn)耐久性低下的問(wèn)題。表 2 活性粉末混凝土的耐久性Table 2 Durability performance of reactive powder concrete維性能檢驗(yàn)沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)， 所以本標(biāo)準(zhǔn)專門制訂了附錄 A， 規(guī)范鋼纖維的性能檢驗(yàn)規(guī)定。有機(jī)合成 纖維的用量較少， 但種類多。本標(biāo)準(zhǔn)

12、列出了常用的幾種有機(jī)合成纖維， 形狀 有單絲或束狀單絲， 并規(guī)定了其性能指標(biāo)和性能檢 驗(yàn)方法， 使用者可根據(jù)情況選用。3 活性粉末混凝土的配合比設(shè)計(jì)為獲得所需要的性能， 活性粉末混凝土的組成 材料應(yīng)該形成連續(xù)的顆粒級(jí)配。如何獲得這樣的 顆粒級(jí)配， 并且具有很好的膠凝性能， 尚沒(méi)有一個(gè) 成熟的配合比設(shè)計(jì)方法。所以在本標(biāo)準(zhǔn)中， 只是定 性地提出了 3 條要求。由于在活性粉末混凝土分級(jí)時(shí)沒(méi)有采用抗壓 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的概念， 在確定配制強(qiáng)度時(shí)就不

13、能考慮 標(biāo)準(zhǔn)差和強(qiáng)度保證率。為保證配制的混凝土的性 能滿足使用要求， 在確定活性粉末混凝土配制強(qiáng)度 時(shí)， 仍需要高于設(shè)計(jì)所選定的混凝土等級(jí)對(duì)應(yīng)的強(qiáng) 度值。因活性粉末混凝土的強(qiáng)度在 100 ～ 200MPa， 兩相鄰等級(jí)間相差 20MPa。規(guī)定的強(qiáng)度富裕系數(shù)不 應(yīng)使配制強(qiáng)度超出到上一等級(jí)。所以強(qiáng)度富裕系 數(shù)取 1. 1。這樣， 即使是最高等級(jí)， 其配制強(qiáng)度也只 提高 20MPa?；钚苑勰┗炷恋乃z比、 膠凝材料用量和鋼 纖維摻量宜

14、符合表 3 的規(guī)定。表 3 所給出的推薦值 是大量工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。在實(shí)際使用時(shí)， 應(yīng)根據(jù)所 使用的膠凝材料的活性和顆粒粒度分布， 確定膠凝 材料中水泥與各種輔助性膠凝材料的比例以及膠 凝材料總量。鋼纖維的用量對(duì)于抗折強(qiáng)度的影響 大于抗壓強(qiáng)度。應(yīng)根據(jù)抗折強(qiáng)度的要求來(lái)確定鋼 纖維的摻量。表 3 活性粉末混凝土的水膠比、 膠凝材料 用量和鋼纖維摻量Table 3 Water- binder ratio， cementitious m

15、aterialcontent and steel fiber amount in reactive powder concrete抗凍性( 快凍法)抗氯離子滲透性( 電量法) / C抗硫酸鹽侵蝕性≥F500 ≤100 ≥KS120注: 采用電量法測(cè)試活性粉末混凝土的抗氯離子滲透性時(shí)， 試件不應(yīng)摻加鋼纖維等導(dǎo)電介質(zhì)2 活性粉末混凝土的原材料活性粉末混凝土的原材料包括水泥、 礦物摻和 料、 細(xì)骨料和外加劑。水泥宜采用硅酸鹽水泥或普 通

16、硅酸鹽水泥。應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)礦物摻和料， 推薦采用 I 級(jí)粉煤灰、 S95 以上等級(jí)的?；郀t礦渣粉和 G85 以上等級(jí)的鋼鐵渣粉。硅灰是活性粉末混凝土不 可缺少的礦物摻和料。在活性粉末混凝土顆粒級(jí) 配設(shè)計(jì)時(shí)， 硅灰是最細(xì)的組分， 是使顆粒組成實(shí)現(xiàn) 最密實(shí)堆積的最重要部分。摻加硅灰可增加硬化 漿體的密實(shí)度， 提高混凝土強(qiáng)度?；钚苑勰┗炷?不使用粒徑 ＞ 5mm 的粗骨料， 從而消除了粗骨料與硬化膠凝材料漿體之間的過(guò)渡區(qū)， 消除了薄弱區(qū)，使

17、活性粉末混凝土的性能大幅提高。Z 類活性粉末混凝土在工廠預(yù)制， 其所用骨料 應(yīng)為單粒級(jí)石英砂和石英粉。石英砂分為 3 個(gè)粒 級(jí)， 分別為粗 粒 徑 砂 ( 1. 25 ～ 0. 63mm ) 、 中 粒 徑 砂( 0. 63 ～ 0. 315mm) 和細(xì)粒徑砂( 0. 315 ～ 0. 16mm) ，使用時(shí)按 一 定 比 例 摻 配。 石 英 粉 中 公 稱 粒 徑 ＜0. 16mm 的顆粒的體積比例應(yīng) ＞ 95%

18、， 其顆粒粒徑 正好位于石英砂與膠凝材料之間， 有助于形成連續(xù) 級(jí)配。Ｒ120 級(jí)以下的 X 類活性粉末混凝土是現(xiàn)場(chǎng) 澆筑， 對(duì)于強(qiáng)度的要求較低， 因此對(duì)于骨料的要求 較低， 可選用級(jí)配Ⅱ 區(qū)的中砂， 從而降低混凝土的 成本?；钚苑勰┗炷恋乃z比低， 需要使用具有 高減水率， 但緩凝效果不強(qiáng)的高效減水劑。聚羧酸 減水劑是最滿足要求的減水劑， 應(yīng)優(yōu)先采用。為達(dá)到增韌效果， 在混凝土斷裂時(shí)， 其中的鋼 纖維應(yīng)被拔出， 而不是被拉斷。所以

19、應(yīng)使用高強(qiáng)度 的圓截面直鋼纖維。為了與細(xì)砂相匹配， 所用鋼纖 維應(yīng)直徑細(xì)。纖維的長(zhǎng)徑比應(yīng)在一最佳范圍內(nèi)， 使 得纖維具有最佳的錨固效果又不易纏繞結(jié)團(tuán)。對(duì) 于粗纖維， 這個(gè)最佳長(zhǎng)徑比范圍為 40 ～ 60， 對(duì)于微 細(xì)纖維可以高一些。活性粉末混凝土使用的鋼纖膠凝材料用量 /( kg· m － 3 )鋼纖維摻量 /% ( 體積分?jǐn)?shù)) 等級(jí) 水膠比ＲPC100ＲPC120ＲPC140ＲPC160ＲPC180≤0. 22 ≤0