活性粉末混凝土(RPC)试验研究.pdf
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1、1 2 低温建筑技术 2 0 1 5 年第9期( 总第 2 0 7 期) I ) OI : 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 0 9 0 0 5 、 活性粉末混凝土 ( R P C) 试验研究 王亚洲 , 杨丹 , 计静 ( 1 I l J I I 建筑职业技术学院 。 I! ! t J l l 德 阳6 1 8 0 0 0; 2 东北石油大学 黑龙 江大庆1 6 3 0 0 0) 【 摘要】 活性粉末混凝土( R P C ) 是一种具有高强度 、 高密度性、 高韧性 、 低孔隙率 、 高耐久性等优良性能的 水泥基复合材料, 应用前景广阔。文中采用
2、地产材料, 考虑不同掺合料、 掺合量以及养护时间方式和养护时间的 影响, 得到 R P C抗压强度、 流动度与各个组成成分、 养护方式及蒸汽养护天数之间的变化规律, 优化了配和比。 【 关键词】 活性粉末混凝土( R P C ) ; 配合比; 掺合料 【 中图分类号l T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号1 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 0 1 2 0 3 1 活 性粉末 混凝土 活性粉末混凝土( R P C ) 通过提高材料组分的细 度与活性, 减小材料内部的缺陷( 孔隙与微裂缝) , 获 得超高强 度 与高 耐久 性, 其抗 压
3、强度 达 到 2 0 0 8 0 0 M P a , 抗折强度达到 3 0 6 0 M P a , 断裂能也非常高, 可以媲美金属。前国内外对 R P C配合 比已经开展了 一 定的研究, 但因材料取材和掺合量的不同导致试块 的抗压强度离散性较大。文中采用地产材料 , 考虑不 同掺合料、 掺合量以及养护方式和养护时间的影响, 优化配和比, 力求准确掌握其力学性能。 1 1 试验材料 水泥选用吉林亚泰公司天鹅牌 P 0 4 2 5硅酸盐 水泥。硅灰中 S i O : 质量分数为 7 5 一9 6 , 容重为 2 0 0 2 5 0 k g , m , 细度小 于 1 m的 占8 0 以上 , 平
4、均粒 径在 0 1 0 3 1 x m, 比表面积 2 0 8 0 m 2 k g 。级配石英 细砂为哈尔滨晶华水处理材料有限公司生产 , 选用了 4 0 7 O目和 7 01 4 0目两种粒径范围。减水剂选用 黄褐色粉末的 F D N浓缩型高效减水剂。在实验开始 前要对减水剂 和水泥的相容性进行实验。钢纤维选 用鞍山昌宏钢纤维厂出品的直径为 0 2 2 m m, 长度为 1 3 m m钢纤维o 1 2 R P C试块设计 文 中共进行了 A、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 、 H共 8大组 2 2 小组配合 比试验, 考察 了水胶比、 硅灰掺量、 矿渣掺 量、 石英砂掺量、 钢
5、纤维掺量 、 养护方式及常压蒸汽养 护天数等因素对 R P C拌合物流动性及其立方体抗压 强度的影响规律, 表 中钢纤维为体积比, 其它组分均 指其含 量 与水 泥 的 比; 试 块 尺 寸均 为 7 0 7 m m 7 0 7 m m X 7 0 7 m m; F 、 G、 H后面的数字表示蒸汽养护 的天数。具体配比及试验结果见表 1 。 1 3 试 验方法 按照跳桌法原理 G B 2 4 1 9 8 1 水泥胶砂流动度测 定方法 , 使用测流动度试模测量 R P C拌合物的流动 度。通过压力试验机上测量试块抗压强度 J G J 7 0 9 0 建筑砂浆基本性能试验方法 。采用力加载控制。
6、当压应力不大于 0 4 f o 时, 加载速度为 1 5 k N s , 超过 0 4 f o , 加载速度为 1 k N s , 当压应力大于 0 8 f o 时, 加载 速度为 0 5 k N s 直至试块破 坏为止 。 表 1 材料配比及试验结果 1 4 试 验结果分析 ( 1 ) 水胶比对 R P C性能的影响。水胶 比直接影 响试块的孔隙特征及胶凝材料的水化反应程度, 是影 王亚洲等 : 活性 粉末混凝 士( R P C ) 试 验研究 1 3 响 R P C抗压强度的最关键因素之一。 图1 R P C 试块水胶比变化时受压应力 一 应变曲线 水胶 比 图2 R P C 性能与水胶比
7、的关系 簖 目 A组 R P C的配合 比只考虑水胶比的变化 , 由图 1 和图2对比可知: 随着水胶 比的增加 , R P C拌合物的流 动度增大 , 而抗压强度却有所降低。水胶比越小 , R P C 试块抗压强度就越高 , 但流动性减弱 , 气泡就难于排 出, 拌合物过于干硬而难于成型, 很难振捣密实, 水泥 水化程度和掺加的活性掺料 的二次水化的程度都很 低 , 未水化的水泥和掺加的活性掺料堆积到结构空隙 中, 随着龄期的延长, 这些堆积在空隙中的胶凝材料 颗粒可能遇水发生水化反应, 甚至是二次水化反应, 若空隙很多, 这些物质堆积在空隙中会增加结构的密 实性, 从而强度增高, 但如果超
8、过这个空隙, 会产生微 膨胀现象, 对结构产生不利的影响。因此 , 我们选用 合适的水胶比是提高 R P C抗压强度及耐久性的最关 键 的因素 。 ( 2 ) 硅灰掺量对 R P C性能的影响 。硅灰为颗粒 极 细的 S i O , 为无定形的球状玻璃颗粒 。适量 的硅灰 , 可以提高 R P C的抗压强度。 B组试块的试验配合比仅考虑掺加硅灰的质量与 水泥的质量比在 0 2 0 5范围内变化时对 R P C试块 流动度及强度的影响。试验结果如图 3和图4所示 , 随着掺加硅灰 比例的增 大, 拌合物 的流动度逐渐降 低, 抗压强度开在质量比为0 3时最高, 说明硅灰的掺 量存在饱 和点 0
9、3 。 图 3 RP C试块硅灰含量变化受压应力 一 应变曲线 硅灰掺量 图4 R P C性能与硅灰掺量的关系 饕 皇 图 5 R P C试块矿渣含量变化受压应力 一应变曲线 ( 3 ) 矿渣粉的掺量对 R P C性能的影响。矿渣粉 即粒化高炉矿渣, 主要成分是硅酸钙和铝酸钙。其中 的活性成分与水化反应中的 C a ( O H) : 发生反应生成 水化硅酸钙凝胶( cs H) ( 即所谓的火山灰效应) , cSH存在于 R P C孔隙中, 提高结构密实度, 有效 的减小孔隙率, 使得其强度和抗渗性大大提高。C组 试块仅考虑掺加矿渣的质量与水泥的质量 比在 0 1 5 0 4 5 范 围内变 化
10、 , 试 验结 果 如 图 5和 图 6所 示 , 随 着矿渣含量的增加, 拌合物流动度增高 , 当矿渣与水 泥的质量比达到0 3时, R P C的抗压强度最高, 说明矿 渣和硅灰相似, 矿渣掺量也有一个饱和点。矿渣粉的 粒径在水泥的粒径与硅灰粒径之间, 矿渣粉可以对水 泥颗粒之间的孔隙进行填充, 而硅灰又可以对矿渣粉 日 是 _ 崔 毫 馘照 冒 d 善 随 日 高 1 4 低温建筑技术 2 0 1 5年第 9期 ( 总第 2 0 7期 ) 之间的孔隙进行填充, 从而提高其密实度 , 致使 R P C 的抗压强度显著提高。根据试验结果及理论分析, R P C中矿渣含量与水泥质量 比取 0 3
11、 。 矿渣掺量 图 6 R P C性能与矿渣掺量的关系 罄 溉 鲁 ( 4 ) 石英砂的掺量对 R P C性能的影响。石英砂 是 R P C组成成分 中的集料, 坚硬、 耐磨、 化学性能稳 定 、 界面条件 良好 、 材料 易于获得 , 且价 格较低 廉。根 据配制混凝土的经验及最大密实度模型理论, 应使混 凝土各组成成分粒径范围拉开层次, 石英砂最好选为 圆形颗粒 , 粒径范围为 1 5 0 6 0 0 1 m。 图 7 R P C试块石英砂含量变化受压应力 一 应变曲线 石英砂掺量 图 8 R P C性能与石英砂掺量的关系 褂 挫 目 D组试块考察了石英砂的掺量对 R P C性能的影 响
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