歡迎來到http://www.nvlbio.live !
當前位置:六六工程資料網建筑課堂工程資料檢測試驗RPC活性粉末混凝土研究

RPC活性粉末混凝土研究

08-22 14:06:33  瀏覽次數:644次  欄目:檢測試驗
標簽:檢測試驗設備, RPC活性粉末混凝土研究,http://www.nvlbio.live

第一章  緒  論

  隨著社會科技得告訴發展,混泥土技術也得到了廣大發展,高性能混泥土的應用也越來越廣泛。然而,材料具有優異的性能不僅取決于其組分的質地,還要取決于另外一個關鍵因素:致密,均勻的內部結構。作為非勻質多孔的混泥土材料,其性能的提高更有賴于其勻質性的改善和孔隙率的降低⑴;钚苑勰┗炷嗤粒≧eactive Powder Contrete,縮寫為RPC)是續高強度,高性能混泥土之后,于二十世紀末由法國布伊格(Bouygues)公司研究成功的一種超高強、低脆性、耐久性優異并具有廣闊應用前景的新型超高強混泥土。它是由級配良好的石英細砂(不含粗骨料)、水泥、石英粉、硅粉、高效減水濟等組成,為了提高RPC的韌性和延性可加入鋼纖維⑵。在RPC的凝結、硬化過程中可采取適當的加壓、加熱等成型養護工藝。由于其成分中粉末的含量和活性的增加而被稱為活性粉末混泥土。1998年8月,在加拿大召開的高性能混泥土及活性粉末混泥土國際研討會上,就RPC的原理、性能和應用進行了廣泛而深入的討論。與會專家一致認為:作為一類新型混泥土,RPC具有廣泛的應用前景⑶。
  在這短短的幾年里,活性粉末混泥土在國際上得到了廣泛的應用。法國一核電站采用活性粉末混泥土為冷卻系統生產了2500多根大小梁(耗用混泥土823m3)、生產了打量核廢料儲存容器;在加拿大Shwrbrooke建造了一座跨徑60m、供行人和自行車通行的橋梁,以抵抗當地冬季零下30度反復灑除冰鹽的嚴酷環境條件的侵蝕。通過這些工程應用,初步顯示出活性粉末混泥土良好的使用性能、簡便的生產和施工工藝,因而具有廣闊的發展前景⑷。不過在國內,活性粉末混泥土還在研究階段,真正被用在工程上的很少。在深圳,道路上的鑄鐵井蓋被盜現象嚴重,考慮用活性粉末混泥土做成雨水井蓋代替鑄鐵雨水井蓋是一個很有意義的課題;钚苑勰┗炷嗤辆哂腥绱酥叩目箟、抗折強度可以有效地減少結構物地自重,而且由于較高的密實性使它的滲透性降低,其耐久性也得到了保證。所以,活性粉末混泥土是做雨水井蓋的一種理想材料。
  與普通混泥土相比較,活性粉末混泥土可以減少材料用量,降低建筑成本,節約資源,減少生產、運輸和施工能耗。采用活性粉末混泥土將對改善和保護人類環境作出巨大的貢獻。

1.1 RPC的配制原理

a 應用消除缺陷的指導思想選擇骨料品種

  在普通混泥土中,水泥石和集料的彈性模量不同,當應力、溫度發生變化時,致使界面處形成細微的裂縫;另外,在混泥土硬化前,水泥漿體中的水分向集料表面遷移,在集料的表面形成一層水膜,從而在硬化的混泥土中留下細小的縫隙;此外,漿體泌水也會在集料下表面形成水囊。因此,混泥土在承受荷載作用以前,界面就充滿了微裂縫。收到荷載作用以后,在水泥石與骨料的界面上出現剪應力和拉應力,隨著應力的增長,微裂縫不斷擴展并伸向水泥石,最終導致水泥石的斷裂。為了盡量減少微裂縫和孔隙等缺陷,在配置RPC時剔除了普通混泥土中所采用的粗骨料(碎石,卵石等),而采用最大粒徑小于600um,平均粒徑為250um的細石英砂,可以取得以下三方面效果:
(1)減小內部微裂縫寬度;炷嗤潦盏胶奢d作用后,微裂縫寬度和被水泥漿包圍的顆粒直徑成正比;在RPC中,顆粒的直徑減小了50倍,可以極大地減小由力學(外荷載)、化學(內收縮)、加熱養護(由于砂漿和骨料的膨脹率不同)引起的微裂縫的寬度。
(2)改善水泥石的力學性能。RPC的楊氏模量超過50GPa,在其最密實狀態時可達到75GPa,水泥石和骨料的整體彈性模量稍微小于骨料的彈性模量,大大減小不均勻性的影響。
(3)降低骨料在總體積中所占的比例。在RPC中,水泥漿體積比松堆砂子的孔隙要大20%左右,砂子在RPC中不能構成骨架,而只是一種被水泥漿體包裹的、含有缺陷的混合物,砂子會隨著水泥漿的收縮而移動,因此砂子與水泥漿之間不會產生裂縫。

b 采用最大密實理論模型選擇材料直徑

  對粉末堆積的研究表明(1),當大小均勻的球形顆粒粉末倒入容器時,即使進行面心立方或六方密堆排列,堆積密度也較低,一般小于74%。通過振動可以提高堆積密度,但即使采用最仔細的振動方式,最高振實密度也只能達到62.8%。為了提高堆積密度,常在較大的均一的顆粒之間加入細小的顆粒,先是粒徑最大的球體堆積成最密填充,剩下的孔隙依次由小直徑的球體填充下去,使球體間的孔隙減小,從而達到最大密實狀態。
  在制備RPC時,盡量選用本級顆粒的粒徑變化范圍較小,而與相鄰粒級的平均粒徑差比較大的材料。如選用粒徑范圍在150~600um之間,平均粒徑為250um的石英砂;粒徑范圍為80~100um的水泥;平均粒徑為0.1~0.2um的硅灰。
  此外,提高密實度和抗壓強度的另一種有效的途徑是在新拌混泥土凝結前和凝結期間加壓。這一措施有三方面的效果:其一,加壓數秒就可以有效地消除或減少氣孔;其二,當模板有一定滲透性時,加壓數秒可將多余的水分自模板間隙中派出;其三,如果在混泥土凝結期間始終保持一定壓力,可以消除由于材料化學收縮引起的部分孔隙。

c 摻入微鋼纖維增大RPC韌性

  未摻鋼纖維的RPC收壓應力應變曲線呈線彈性變化,破壞時呈明顯的脆性破壞。摻入鋼纖維可以提高韌性和延性。RPC200中摻入鋼纖維直徑約為0.15mm,長度為3~12mm,體積參量為1.5%~3.0%。對于在250℃以上溫度養護的RPC800,其力學性能(抗壓強度和抗拉強度)的改善是通過摻入更短(長度小于等于3mm)且形狀不規則的鋼纖維來獲得。

1.2 RPC的研究及應用現狀

  國外對RPC 配制技術的研究已較成熟,其中包括對RPC的材料、配比、養護條件、耐久性和強度等方面進行了大量的試驗研究,結果表明由于RPC 具有較好的勻質性及密實度,其抗壓強度和耐久性均有較大幅度地提高,并研究了養護條件對RPC 力學性能的影響,以確定合適的養護條件;以及對RPC 的微觀結構進行了研究,揭示其高強度及高耐久性的工作機理;并對RPC 制成的放射性核廢料儲藏容器的性能進行了研究,指出RPC 不但能夠防止放射性物質從內部泄漏,而且能夠抵御外部侵蝕性介質的腐蝕,是制備新一代核廢料儲存容器的理想材料。另外,由于它的良好耐磨性能和低滲透性,可以用于生產各種耐腐蝕的壓力管和排水管道。目前,國外對RPC 的研究重點已由基本性能轉到了構件及結構的設計方法上,以求將這種超高性能混凝土盡快在結構應用中推廣,相關工作正在進行,還沒有形成系統的研究成果,更沒有涉及到RPC 結構的抗震及抗火性能。
  RPC 在國外已有不少工程實例,主要制品包括:法國BOUYGUES公司與美國陸軍工程師團合作,進行了RPC制品的實際生產。F·de LARRARD提出基于最大密實度理論的固體懸浮模型(SSM),進行了RPC配合比設計。美國CPAR計劃及法國與美國陸軍工程師團合作生產的RPC制品包括:大跨度預應力混凝土梁、壓力管道及放射性固體廢料儲存容器。預應力混凝土梁中由RPC材料承受剪切力,可完全取消附加的抗剪配筋,而且可以減少梁的截面和配筋量;采用RPC的壓力管道提高了工作壓力,而且大大增強了對侵蝕性介質的抗侵蝕能力;用RPC制備的固體肥料儲存容器可長期儲存中、低放射性肥料,其使用壽命可高達500年。法國某核電站的冷卻系統采用RPC 生產了2500 多根預制梁,耗用混凝土823m³ ,同時還生產了大量核廢料儲存容器。加拿大在對RPC 配合比研究的基礎上,94 年開始進行工業性試驗,研究了無纖維RPC 鋼管混凝土,并用于加拿大魁北克省70 米跨的Sherbrooke 人行混凝土桁架橋上。橋構件采用30mm 厚無纖維RPC 橋面板、直徑150mm 的預應力RPC 鋼管混凝土桁架、纖維RPC 加勁肋和纖維RPC 梁,整個結構在現場進行組裝,見圖1 。由于采用了RPC ,不僅大大減輕了橋梁結構的自重,同時提高了橋梁在高濕度環境、除冰鹽腐蝕與凍融循環作用下的耐久性能。
 

國內近幾年才開始RPC 的研究,目前還沒有工程應用實例。與國外采用水泥- 硅粉兩組分膠凝材料不同,國內研究者結合我國HPC 的制備技術及經驗,選擇了水泥- 粉煤灰- 硅粉三組分膠凝材料體系。文獻對RPC 的基本性能進行了較為系統的試驗,主要考察了水膠比、粉煤灰、硅粉和鋼纖維摻量對RPC 流動性和強度的影響,同時對養護溫度、養護時間、凝結時間和開始熱養護時刻對RPC 強度的影響進行了研究。研究結果表明: 粉煤灰的加入, 在極低水膠比(0.16) 的條件下,使混凝土工作度與成型密實程度得到明顯改善,通過適當時間的熱養護處理,可以獲得與水泥—硅粉兩組分膠凝系統相當強度和其他性能的效果。為將RPC 實際應用,進一步開展了攪拌設施、高頻振搗與脫模劑的試驗研究,發展RPC 的原材料選擇、制備技術及生產工藝,這是它能夠在短短幾年里就在國外工程建設領域里獲得應用的關鍵。

[1] [2] [3] [4]  下一頁

,RPC活性粉末混凝土研究

++《RPC活性粉末混凝土研究》相關文章

贵州快3下载