RPC活性粉末混凝土研究
文献对RPC 的本构关系进行了试验研究,并与HPC 和OC 进行了比较,结果表明:RPC 的极限压应变为HPC 的2~3 倍。从结构抗震角度来看,这比具有极高的抗压强度更为重要。在具有相同抗弯能力的前提下,采用RPC 结构重量仅为普通钢筋混凝土结构的1/ 2~1/ 3 ,大大减轻了结构自重;同时,在未经加压成型、标准养护条件下,其抗压强度仍可达170MPa~230MPa。
总体上讲,我国在超高强混凝土的研究与应用方面与国际上的差距还不小,其中的原因主要有以下几点:
(1)国产的减水剂质量差。高效减水剂是配制高强混凝土必不可少的成分,其质量的优劣直接影响到混凝土的性能。目前国产萘系合成高效减水剂减水率为18~22%,普通减水剂为8~10%,而日本产的聚丙烯酸系高效减水剂减水率高达35%,普通型达15%。当减水剂的减水率超过30%时,只用高效减水剂及普通硅酸盐水泥即可配制C100以上的超高强混凝土。因此,研制优质的高效减水剂对我国超高强混凝土技术的发展时极其重要的。
(2)高标号水泥应用较少。提高水泥标号,混凝土强度可随之提高,而我国生产高标号水泥的技术水平有限,目前配制高强混凝土主要使用525号水泥,625号以上的水泥很少采用,限制了混凝土强度的提高。
(3)高强混凝土的脆性较为严重,影响了它在工程中的应用。从文献[4]可知,在RPC中掺加钢纤维或用钢管对RPC施加侧向约束,可使RPC的极限应变达到普通混凝土的2~3倍,有效地解决了高强混凝土脆性严重的问题,尤其是钢管约束的方法,必要时还可施加沿钢管轴线方向的预应力,不仅效果好,而且价格低廉,非常适合在工程实践中推广应用。
(4)硅灰价格昂贵,使利用硅灰配制超高强混凝土的方法在工程应用中受到限制,因此,寻找价廉质优的活性掺料来替代硅灰,就显得十分重要。
(5)养护制度不完善,影响了混凝土强度的提高及其应用。文献研究指出:热养护有利于提高RPC 的抗压强度,对相同配比的RPC ,高温(250 ℃) 养护的混凝土抗压强度最高,热养护(90 ℃) 次之,标准养护最低,相差达30MPa 以上,而且养护制度对不同掺合料混凝土的强度影响也不同。目前,工程实践中由于技术水平及价格等因素的限制,对养护制度的重视普遍不足,这对超高强混凝土的强度及耐久性提高十分不利,在今后的研究与应用中应给予足够的重视。
1.3 RPC应用与研究中存在的问题
为了降低RPC的生产成本及改善其工作性能,掺入粉煤灰后RPC拌合物的流动度有较大的提高,但在掺入量较大时,随粉煤灰掺量的增加,拌合物流动度提高的幅度并不明显。随着拌合物粉煤灰掺量的增加,拌合物的粘稠性有很大的改善,在振捣过程中有较多的气泡逸出,拌合物的工作性能得到改善,减少RPC中的孔隙等缺陷。并且在此过程中,RPC的抗折性能也有一定影响,这是由于掺入粉煤灰后拌合物的粘性降低,包裹在里面的气泡比较容易逸出,减少了RPC中的缺陷从而提高了RPC的抗折强度。
但就目前而言,活性粉末混泥土存在的主要问题,是由于超低水胶比而使它的自身收缩明显加大、采用热养护的影响较显著等,因而只适于预制生产,而不能现浇,在结构工程中的应用受到限制。
1.4 RPC的发展趋势
综上所述,RPC 具有极其优越的性能,可应用的领域也非常广泛。在土木工程领域中,随着我国高层建筑和大跨结构迅速增加,为RPC 的应用提供了巨大的市场,且在结构及桥梁改造、特种结构工程中也具有广阔的应用前景。从工程应用的角度来看,RPC 在以下几个方面具有较好的发展和应用前景:
(1) 预应力结构和构件。目前由于建筑结构对混凝土预制构件的需求量较多,因此预应力厂家如果投入适量的资金,对部分设备进行改造,完全可以生产上述活性粉末混凝土预制构件。利用RPC 的超高强度与高韧性,能生产薄壁、细长、大跨等新颖形式的预制构件,可大幅度缩短工期和降低工程造价
(2) 钢- 混凝土组合结构。众所周知,钢筋混凝土的最大缺点是自重大,一般的建筑中结构自重为有效荷载的8~10 倍。而用无纤维RPC 制成的钢管混凝土,具有极高的抗压强度、弹性模量和抗冲击韧性,用它制作高层或超高层建筑的结构构件,可大幅度减小截面尺寸和结构自重,增加建筑物的使用面积与美观,因此RPC 钢管混凝土构件有着广阔的应用前景。
(3) 特殊用途构件。RPC 的孔隙率极低,具有超高抗渗性及良好的耐磨性,不但能够防止放射性物质从内部泄漏,而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀,可以用于生产核废料储存容器和各种耐腐蚀的压力管和排水管道,不仅可大大降低造价, 而且可大幅度延长构件的使用寿命。
(4)RPC 的早期强度发展快,后期强度极高,用于补强和修补工程中可替代钢材和昂贵的有机聚合物,既可保持混凝土体系的有机整体性,还可降低工程造价。
(5)RPC的高密实性与良好的中作性能,使其与模板相结触的表面具有很高的光洁度,外界的有害介质很难侵入到RPC中去,而且RPC中的着色剂等组分也不易向外析出,利用这一特点可作建筑物的外装饰材料。
1.5 本文研究的主要问题
针对RPC的特性和存在的主要问题,本文着重研究了在不同硅灰参量,不同用砂粒径,不同钢纤维参量与品种以及不同的养护条件下活性粉末混泥土不同的力学性能及耐久性。由于现实生活中的井盖通常用铸铁制造,且由于铸铁本身具有再利用价值,因此社会上经常出现井盖丢失,平坦大道时有馅井出现,因此造成人仰车翻,成为全国一大公害的情况。而活性粉末混泥土的种种性能显示出其代替球墨铸铁做成井盖的可能性,一旦试验研究成功,由于RPC井盖具有不可回收的特点,且成本大大降低,这将给社会经济及治安带来积极的因素。本文做了用活性粉末混泥土做成井盖的探索性试验,取得了一定成绩。
活性粉末混凝土耐久性研究(3)
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第三章 RPC的强度的影响因素及性能研究
配制出满足强度、耐久性和工作性的超高强混凝土,除了选择优质的原材料外,适当的配合比也是重要的考虑因
素之一。因此考虑了诸如硅灰掺量、粉煤灰掺量、钢纤维品种、钢纤维掺量、砂的颗粒级配等因素对RFC性能的影响。
3.1 硅灰的参量对RPC性能的影响
硅灰作为配制超高强混凝土的理想矿物掺和料,有着其他矿物掺和料所无法比拟的优点。在活性粉末混凝土中,
硅灰主要有三个作用:(1)填充不同粒径颗粒之间的孔隙;(2)由于硅灰颗粒具有良好的球形,起到很好的润湿
作用从而提高流变特征;(3)硅灰具有高活性,起到第二次水化作用。
当胶凝材料中硅灰与水泥以何种比例共存时,硅灰能发挥最佳的填充作用,同时能最大限度地与水泥水化产物
进行第二次水化反应,从而得到最好的活性粉末混凝土综合性能,则是配制中因考虑的问题。试验中考察了硅灰掺量
对活性粉末混凝土性能的影响,原材料配制如表3.1所示。
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