活性粉末混凝土的配合比试验研 究
活性粉末混凝土配合比试验及应用
经过以上的试验分析，QC小组最后确定了最佳RPC配合比，并检测了砼 的力学性能及砼拌合物性能。
每立方砼材料用量（kg/m3）
配合
硅灰
水胶 砂胶
比编 水泥
粉煤灰 砂 减水剂 钢纤维 水 比 比
号
江西 成都
R07-1 680 76.4 114.6 127 954 20
200 180 0.18 0.96
成型
易成型 可成型 可成型 可成型 可成型 可成型 易成型 可成型 可成型 可成型 可成型 可成型
养护 条件
80℃蒸汽养护 80℃热水养护 90℃热水养护 80℃蒸汽养护 80℃热水养护 80℃蒸汽养护 80℃热水养护 80℃蒸汽养护 80℃热水养护 80℃蒸汽养护 90℃热水养护 80℃蒸汽养护
制图人：祝艳华
两种规格走道板在堆载到计算承载力时， 均未发现裂纹出现，静停20min未出现裂纹。 现场施工很顺利，未出现砼质量问题。
2、在配合比试验中，进 一步提高了试验人员的 操作能力和理论知识。 3、积累了相关的经验。
1、RPC配合比的成功应 用得到了业主、监理和 局指领导的一致认可， 为以后的市场开发奠定 了良好的基础。
武康二线工程为改建铁路沪 汉蓉通道襄樊至胡家营段增建第 二线站前工程XYS-02标段第三、 四工区。我公司主要工作内容有： 路基土石方及附属工程19.0553km， 桥梁工程9座，涵洞工程57座， 隧道工程2座935+80延米，站场 工程为谷城、石花、黄康车站改 扩建等。
工程应用
由于RPC的性质，在 结构设计中可采用 更薄的截面，能很 大程度的减轻结构 物的自重，进一步 提高砼结构物的耐 久性。
四
常运转；
各项技术性
能指标
混凝土中添加活性粉末的效果研究
混凝土中添加活性粉末的效果研究一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑、桥梁、隧道和道路等工程领域的材料，其性能直接关系到工程的质量和使用寿命。
添加活性粉末是一种提高混凝土性能的有效方法，本文将介绍活性粉末的种类、添加量、作用机理以及添加活性粉末对混凝土性能的影响。
二、活性粉末的种类活性粉末是指具有活性的细粉末材料，其粒径通常在几微米至数十微米之间。
目前常用的活性粉末有以下几种：1.硅灰：硅灰即工业废渣，是一种灰色细粉末，主要由二氧化硅和氧化钙组成。
2.矿物粉：矿物粉是指矿产资源中磨制出来的细粉末，如煤矸石粉、钢渣粉等。
3.石灰石粉：石灰石粉是一种细粉末，主要由碳酸钙组成，具有较高的碱度和吸湿性。
4.膨胀珍珠岩：膨胀珍珠岩是一种天然矿物，具有较低的密度和较高的孔隙率，能够提高混凝土的轻度和隔热性能。
三、活性粉末的添加量活性粉末的添加量一般在混凝土配合比的5%~20%之间，具体添加量应根据混凝土的用途、性能要求以及活性粉末的种类和质量确定。
添加量过多会使混凝土的流动性变差，添加量过少则无法发挥活性粉末的作用。
四、活性粉末的作用机理添加活性粉末能够提高混凝土的强度、耐久性和抗渗性能，其作用机理主要有以下几种：1.填充作用：活性粉末能够填充混凝土中的微孔和细隙，减少混凝土的孔隙率，从而提高混凝土的密实性和强度。
2.反应作用：活性粉末能够与混凝土中的水和水化产物发生反应，产生新的水化产物，增强混凝土的强度和耐久性。
3.晶化作用：活性粉末能够促进混凝土中水化产物的晶化过程，形成致密的结晶体系，从而提高混凝土的抗渗性能。
4.催化作用：活性粉末能够促进混凝土中水化反应的速率和程度，加快混凝土的硬化过程，提高混凝土的早期强度。
五、添加活性粉末对混凝土性能的影响添加活性粉末对混凝土的性能有以下几个方面的影响：1.强度：添加适量的活性粉末能够提高混凝土的强度，尤其是早期强度。
2.耐久性：添加活性粉末能够提高混凝土的耐久性，降低混凝土的渗透性和碳化性。
活性粉末混凝土
活性粉末混凝土〔RPC〕配合比试验研究摘要：通过活性粉末、石英砂、钢纤维、聚羧酸系高性能减水剂等材料的配制试验，分析并研究了石英砂在多级配骨料下不同水胶比、不同钢纤维掺量对RPC抗折、抗压强度的影响。
各项性能指标试验结果说明普通硅灰、粉煤灰、矿粉、聚羧酸减水剂代替特殊专用掺和料和专用外加剂配制RPC商品混凝土能到达客运专线RPC商品混凝土的验标要求。
1前言客运专线桥梁采用整体式人行道挡板时，由于振动荷载、风力及列车风载较大，使得挡板尺寸较大，自重较重；人行道盖板作为客运专线桥梁检查车的移动通道要承当相应的荷载，需增加其截面高度，自重也将加大。
采用活性粉末商品混凝土，可大大减轻桥面二期恒载，提高桥面设施的耐久性，减轻安装难度。
同时，由于活性粉末商品混凝土具有较高的抗拉强度，并且在设计时留有足够的充裕量，可保证在使用过程中构件不开裂，整体性较好，能够很好地满足构件的使用性能和耐久性需求。
根据建立单位要求，全线附属工程构件在全路首次实现工厂化生产、自动化流水线作业，就是为了确保RPC商品混凝土超高强、低脆性、耐久性优异的前提下，商品混凝土制品的外观要到达内实外美。
在此，笔者对选用聚羧酸系高效减水剂、多级配骨料〔石英砂〕、钢纤维、硅灰、矿粉和粉煤灰复合多掺技术配置RPC商品混凝土进展了试验研究。
2 技术攻关〔1〕活性粉末商品混凝土〔RPC〕是继高强度、高性能商品混凝土之后的又一种超高强度、低脆性、耐久性优异并有广阔应用前景的新型商品混凝土。
但由于RPC商品混凝土一般需掺入特殊掺合料和专用外加剂〔掺量大，占7%左右〕，导致RPC商品混凝土本钱偏高。
〔2〕由于RPC商品混凝土水泥用量大，每m3RPC商品混凝土碱含量大于6kg/ m3，所以，在水泥水化过程中，C3S和C2S水化生成C－S－H凝胶的同时，形成了大量的Ca〔OH〕2。
Ca〔OH〕2是一种极易溶解的物质，在水化初期往往存在于商品混凝土的游离水中，在商品混凝土凝结硬化早期，随着商品混凝土的枯燥，构造内部含Ca 〔OH〕2浓度较高的游离水会逐渐沿着内部毛细孔向外迁移，以补偿外表被蒸发掉的水分，将溶于其中的Ca〔OH〕2带出，到达商品混凝土外表后，Ca〔OH〕2与空气中的CO2和H2O发生化学反响，生成不溶于水的白色沉淀物CaCO3附着在商品混凝土外表上，这种现象俗称泛碱，使得RPC预制板外观质量受到极大影响。
活性粉末混凝土配合比试验研究
活性粉末混凝土配合比试验研究
活性粉末混凝土又称机械强化混凝土，是利用硅酸钠（Na2SiO3）、硼硅酸钠（Na2B4Si6O20）和氢氧化钙（Ca(OH)2）等粉末组成的，在拌合时添加少量聚合物及其他有机添加剂而成的新型混凝土材料。
目前国内外研究发现，活性粉末混凝土具有良好的耐荷载性、低的机械损失、高的抗剪性能与耐久性能等，可用于各种工程建设中。
一、活性粉末混凝土组成
（1）水泥基材料：水泥基材料与水量有着密切关系，水泥分解产生体积变化，从而影响拌合后的混凝土材料的性能，因此在制备活性粉末混凝土配合比时要考虑水泥比例。
二、活性粉末混凝土配合比试验
（1）流动性试验：通过测定活性粉末混凝土的流动性来确定其表面形状及结构质量，可以采用徳国TUBA流动性计来准确测定流动性指数，以确定活性粉末混凝土的配合比。
三、总结
活性粉末混凝土是一种性能优良的新型建筑材料，其配合比的确定是影响其最终性能的重要因素。
为此，通过对活性粉末混凝土的流动性、硬度、粘性等特性进行试验，以获得较为准确的配合比，从而更好地满足工程建设的需求。
活性粉末混凝土
活性粉末混凝土是一种具有超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料。
它基于密实堆积理论，通过去除粗骨料、优化颗粒级配、热养护来提高材料组分的细度与活性，减小材料的内部缺陷，使混凝土获得高抗压强度和高耐久性.目前，国内外对活性粉末混凝土的组成、配合比、养护条件、强度和耐久性等方面进行了大量的试验研究，取得很多宝贵成果。
一、粉煤灰掺量对活性粉末混凝土强度影响实验原料及配比：水胶比：0.2。
硅灰水泥比：0.3o石英砂用量，砂胶比:1.3,颗粒级配：3886.29:595.054（质量比）。
粉煤灰水泥比分别取0.2、0.3、0.4。
抗压强度实验结果抗弯拉强度实验结果结论一(1)、蒸汽养护条件下的试件抗压强度达到82.8MPa以上，标准养护条件下的试件抗压强度达80.1MPa以上，由此可见，虽然在标准养护条件下活性粉末混凝土的抗压强度有所降低，但是仍高于高强混凝土。
标准养护条件下，粉煤灰掺量越高活性粉末混凝土的抗压强度越低；蒸汽养护条件下，当粉煤灰与水泥掺量比为0.3时，活性粉末混凝土的抗压强度最高，达到101.3MPa以上。
(2)活性粉末混凝土的抗弯拉强度随粉煤灰掺量的增强而增强，而且，蒸汽养护条件下活性粉末混凝土的抗弯拉强度要远高于标准养护条件下的抗弯拉强度。
说明蒸汽养护有利于提高混凝土的抗弯拉强度。
原因：加入粉煤灰可以改善胶凝材料体系的颗粒级配，当达到粉煤灰的最佳掺量范围时，可显著提高浆体填充密实度。
水泥的粒径在3。
Um左右，在水泥生产过程中其粒径分布不够合理，颗粒间空隙较大，无法达到最佳紧密堆积。
粉煤灰的粒度分布在水泥与硅灰之间，粒度分布较为合理，增加填充到水泥大颗粒堆积的三角孔和四角孔中的细颗粒，使孔内的自由水排出，从而使混凝土在低水胶比条件下具备较高的流动性，增加体系的致密度，减小空隙率，提高胶凝体系的致密度，最终使强度增加。
参考文献口］鞠彦忠，曲品，王德弘.粉煤灰掺量对活性粉末混凝土强度影响的研究.2014［2］覃维祖，曹峰.一种超高性能混凝土-活性粉末混凝土.［3］张静，一种新型超高性能混凝土.2002。
活性粉末混凝土的配制及性能研究
活性粉末混凝土的配制及性能研究摘要：本文在分析活性粉末混凝土（RPC）研究成果的基础上，结合国内及本地区的实际情况，通过优选原材料和减水剂，成功配制出7天强度达152MPa 的RPC。
关键词：RPC；减水剂；强度Abstract: based on the analysis of the RPC (RPC) based on the achievement of research, combining the domestic and the actual situation of this area, through the optimization of raw materials and water reducing agent, success makes a 7 day strength of 152 MPa of RPC.Keywords: RPC; Water reducing agent; strength0 引言随着建筑结构和材料科学的发展，人们对混凝土技术的要求越来越高，强度较低且功能单一的传统混凝土已不能满足土木工程的需要。
发展高强度低渗透性的混凝土材料便成为混凝土界研究者们多年来的主攻目标。
活性粉末混凝土（简称RPC）的提出和研究已经成为国际工程材料领域一个新的研究焦点。
1 RPC的技术性能1.1优异的力学性能根据组份、养护方法和成型条件的不同，可按抗压强度分为RPC200和RPC800[1]。
不同强度等级的RPC所用的原材料与生产工艺有较大的差异。
1.2 优良的韧性脆性是混凝土材料的一大缺陷，而掺加了微细的钢纤维[2][3]的RPC断裂能达20,000~40,000J/m2，其断裂能和抗弯强度接近于铝，只比钢低一个数量级；与水泥混凝土相比之下，抗弯强度高一个数量级，断裂能高2个数量级以上。
1.3 优异的耐久性RPC水胶比低，具有良好的孔结构和低的孔隙率，使其具有极低的渗透性、很高的抗环境介质侵蚀能力和良好的耐磨性能，从而使RPC具有优异的耐久性。
活性粉末混凝土配合比研究综述
活性粉末混凝土配合比研究综述陶毅;张海镇;史庆轩;陈建飞【摘要】活性粉末混凝土作为一种超高性能混凝土材料,其配合比直接关系到共性能的优劣,亦是研究其性能的基础.本文首先回顾了RPC配合比设计理论基础,并对典型的RPC配合比设计方法进行了归纳和总结,分析了各方法的适用范围和特点,深入讨论了RPC配合比设计参数的适宜取值范围.目前活性粉末混凝土配合比设计主要基于试验方法、半经验半理论公式方法、编程计算方法.但是试验方法和编程计算方法无法直接进行强度预测,配合比设计具有较大不确定性.通过对典型半经验半理论公式方法进行评价分析发现法国路桥公式的准确度较高,可作为简易的强度预测公式使用,但该方法未考虑钢纤维掺量及养护制度对强度的影响.%The mix proportion of the reactive powder concrete (RPC) dominates its mechanical properties.It is essentially to understand the mix design theory in order to study RPC structures deeply and widen its application.This paper firstly reviewed the mix design theory of the cement-based composites and analysed the critical parameters which had been identified affect the performance of RPC.At present,the mix proportion design of RPC is mainly based on the test method,the semi empirical and semi theoretical formula method and the programming calculation method.But the test method and programming calculation method can not directly predict the strength.Based on the analysis of typical semi empirical and semi theoretical formula,the accuracy of LCPC formula is more accurate,which can be used as a simple strength prediction formula.But the method hasnot considered the influence of steel fiber content and curing system on the strength.【期刊名称】《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(048)006【总页数】7页(P839-845)【关键词】活性粉末混凝土;高性能混凝土;配合比设计;强度预测【作者】陶毅;张海镇;史庆轩;陈建飞【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;英国贝尔法斯特女王大学规划、建筑及土木工程学院,英国贝尔法斯特,BT9 5AG【正文语种】中文【中图分类】TU528.57法国Bouygues公司Richard等人于1993年率先研制出一种高强、高韧性、高耐久性和体积稳定性良好的水泥基复合材料，即活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简称 RPC)[1]．随着活性粉末混凝土制备技术的发展，目前常用的制备活性粉末混凝土的原材料包括：水泥、硅灰、磨细石英粉、矿物细掺料、石英砂以及高效减水剂等，根据其组成、养护方法和成型条件的不同，活性粉末混凝土可以达到200～800 MPa的超高抗压强度和 1 200～40 000 N/m 的断裂能[2]．而且RPC相比普通混凝土，其内部内部缺陷较少，使其具有紧密的微观结构，从而可获得优异的耐久性能[3-4]．活性粉末混凝土作为一种新型的超高性能建筑材料，其研究与应用正在成为学术界与工业界关注的焦点[5-6]．混凝土配合比设计是混凝土材料科学中最基本且最重要的一个问题，直接关系到混凝土性能的优劣．普通混凝土配合比设计方法主要是基于绝对体积法和假定密度法的半理论半经验设计方法．RPC作为一种特殊的超高强混凝土，拥有不同于普通混凝土的制备原料与养护制度，因此其配合比设计与普通混凝土配合比设计方法存在较大差别．国内外学者在活性粉末混凝土的配合比设计理论与试验方面进行了大量的探索，已经较为详尽地探究了水胶比、硅粉掺量、砂胶比、石英粉掺量、减水剂、钢纤维掺量以及养护制度对活性粉末混凝土性能的影响．但对于 RPC 的配合比设计理论，至今还未形成较为系统和被广泛接受的方法．正因为如此，目前关于RPC的配合比大都基于试验进行设计．本文对国内外 RPC配合比设计理论的研究进展进行了总结，并归纳了RPC配合比设计的关键指标与其取值范围；通过与试验数据的对比，分析了现有典型 RPC配合比设计公式的准确性与适用范围．1 RPC配合比设计理论基础RPC是一种性能优异水泥基复合材料[1-2]．水泥基复合材料是指以水泥为基体与其它材料组合而得到的具有较优性能的材料．国内外学者基于不同假设已经提出了较多的水泥基复合材料配合比设计理论基础．吴中伟等[7]提出水泥基复合材料的中心质假说，认为混凝土体系中包含各级中心质以及各中心质的过渡层．骨料是大中心质，水泥熟料颗粒及粉体掺合料(H粒子)为次中心质，水泥凝胶(L粒子)为次介质，毛细孔为负中心质．在很低的孔隙率和很高的H/L粒子比值时的配合比可以得到很高的性能．T.C.Powers[8]提出胶空比理论来描述水泥基复合材料孔结构与强度的关系．其认为水灰比决定了混凝土中浆体的毛细孔率，而水泥石的强度取决于水化产物充满原始充水空间的程度．rrard等[9]认为水泥基复合材料的性能与原材料混合物颗粒体系的堆积密度有关，其获得高性能的关键在于颗粒体系是否能形成较高的堆积密度，即形成最紧密堆积的颗粒体系．唐明等[10]提出了具有分形几何特征的水泥基粉体颗粒群密集效应模型，根据该模型可以评价高性能混凝土粉体颗粒体系密集效应，确定最紧密堆积规律．通过总结以上针对水泥基复合材料配合比设计的理论基础可以得出：(1) 当水泥基复合材料中含有的微裂缝和孔隙等缺陷最少时，可以获得原材料所决定的最大强度；(2) 水泥基复合材料中原材料相互间的紧密堆积可以有效地改善其微观结构，提高其性能．因此，为获得性能优异的活性粉末混凝土，需采取的主要技术措施包括：(1) 剔除粗骨料，使用粒径较小的石英砂，从而改善混凝土体系的匀质性，降低原始缺陷；(2) 掺入硅灰、石英粉等高活性材料，改善胶凝材料体系级配，提高密实度，并且促进胶凝材料的水化反应；(3) 优选与活性材料相容性较好的高性能减水剂，如聚羧酸减水剂，在保证流动性的前提下，减少用水量，从而降低水胶比，减小孔隙率；(4) 掺入短细钢纤维，改善RPC韧性与延性；(5) 采用热水或高温养护，加速和促进活性成分的水化反应，改善混凝土的微观结构．2 RPC配合比设计方法由于活性粉末混凝土与普通混凝土在材料选用、养护制度等方面具有很大的差别，因此普通混凝土的配合比设计方法已经不再适用，需要针对RPC进行专门的研究．本节将目前活性粉末混凝土(RPC)等(超)高性能混凝土配合比设计方法总结如下．2.1 试验方法RPC包括两个混合体系：一是胶凝材料自身体系，包括水泥、硅灰、石英粉、粉煤灰和钢渣粉等；二是胶凝材料与细骨料复合体系．为实现胶凝材料体系和胶凝材料细骨料复合体系的紧密堆积，刘娟红[11]及其他学者[12-13]提出了基于紧密堆积理论的配合比设计方法(以下简称试验方法1)．该方法的步骤如下：(1) 基于最紧密堆积理论确定胶凝材料浆体体积 Vp；(2) 基于最紧密堆积理论确定骨料体积Vagg；(3) 确定用水量W与胶凝材料用量B．法国路桥试验中心[11]提出了基于最小需水量的配合比设计方法(以下简称试验方法2)，该方法是为了实现胶凝材料体系的最紧密堆积．材料粉末从固体粉末状态转变为浆体状态的瞬间需水量称为最小需水量，颗粒孔隙由最小需水量确定，从而确定材料密实度．测定胶凝材料体系获得最大堆积密度时的最小需水量，来确定复合胶凝材料之间的最佳比例．此外，文献[14-15]介绍了基于正交理论的设计方法(以下简称试验方法3)，该方法采用两阶段设计，第一阶段应用正交设计理论确定RPC材料的最佳基体，第二阶段通过实验优选钢纤维掺量．第一阶段设计过程：(1) 确定正交试验设计中考虑因素；(2) 确定各因素水平；(3) 设计并进行正交试验；(4) 确定各因素的合理水平，然后确定最佳基体．2.2 半经验半理论公式方法法国路桥试验中心[16-17]提出了基于改进的Feret公式的高性能混凝土强度预测公式(以下简称法国路桥公式)当掺入矿渣或粉煤灰时公式为式中：fc为混凝土轴心抗压强度；KG为集料相关的系数(与集料形状相关)；Rc为水泥28 d抗压强度；w、c分别为单位体积混凝土用水量和水泥用量；a为单位体积混凝土中引入的空气量；k1为火山灰性系数；k2为填充料的活性系数；SF、BFS分别为单方混凝土中硅灰和矿渣用量．澳大利亚Ken.W.Day[18]基于等效水泥用量提出了高性能混凝土配合比设计公式(以下简称Day公式)式中：fc为混凝土轴心抗压强度；α为混凝土含气量；w为单位体积混凝土用水量；c为等效水泥用量．文献[19]在水胶比定则的基础上提出了考虑骨胶比、胶凝材料颗粒级配、钢纤维掺量影响的改进鲍罗米公式(以下简称李莉公式)：式中：fcu为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的RPC立方体抗压强度；fce为水泥强度；c/w为活性粉末混凝土胶水比；A、B为根据水胶比变化的试验数据回归得到的系数；α、β、δ分别为骨胶比、胶凝材料颗粒级配、钢纤维影响系数．2.3 编程计算方法通过试验方法设计紧密堆积情况下各原材料的比值，但试验方法工作量大，并且由于原材料的来源变化需要重复试验，因此计算机编程计算成为一种较为适用的方法．崔巩[20]和国爱丽[21]对试验使用的原材料粉料进行粒度分析测试，并且按Dinger-Funk方程得到最紧密堆积的固体颗粒粒径分布曲线．最紧密堆积数学模型Dinger-Funk方程确定的粒径分布为RPC固体混合物体系所应达到的粒径分布(以下简称编程方法 1)．现将RPC配合比设计方法总结于表1．从中可以看出：(1) 各配合比设计方法涉及的参数或者因素都不尽相同，其中配合比设计方法基本都涉及了水胶比、水泥特性(细度、密度、强度等级等)、硅灰特性以及矿物掺合料特性，但是基本都没有考虑钢纤维和养护温度的影响；(2) 所总结的配合比设计方法中，能够进行强度预测的都是基于水灰比定则，通过引入影响系数来考虑其他因素的影响．其他以试验和编程计算为基础的配合比设计方法都无法直接预测强度，而需通过试验来评价其得出的配合比方案．表1 配合比设计方法分析Tab.1 Analysis of the mix design methods注：表中√表示考虑此参数，×代表不考虑此参数．RPC配合比设计方法#参数水胶比砂胶比胶凝材料级配砂级配水泥硅灰矿物掺料钢纤维养护温度强度预测文献法国路桥公式√ × × × √ √ √ × × √ [16,17]Day公式√ × × × √ √ √ × × √ [18]李莉公式√ √ √ × √ × × √ × √ [19]试验方法1 √ × √ √ × × × × × × [11-13]试验方法2 √ × √ × √ √ √ × × × [11]试验方法3 √ √ × × √ √ √ √ √ × [14,15]编程方法1 × × √ √ √ √ √ × × × [20,21]3 RPC配合比设计的影响参数分析3.1 水胶比水胶比指用水量与胶凝材料的质量比，胶凝材料一般包括水泥、硅灰以及粉煤灰等．水胶比在一定程度上决定了RPC的强度，也是影响其工作性能和耐久性的主要因素．研究表明随着水胶比的增加，RPC的强度随之下降，但同时由于水胶比增加，RPC的流动性随之改善[12,19]．郑文忠等[19]分析了水胶比对强度和流动度的影响，当水胶比低于0.18时，流动度较差，成型困难，造成密实度下降，最终对强度和耐久性产生不利影响；当水胶比大于0.22时，虽然流动度较好，但用水量增多，造成强度下降，这一结论亦符合其他学者的研究成果[5]．目前的RPC 配合比中水胶比多位于0.14～0.22之间．3.2 砂胶比砂胶比指石英砂与胶凝材料的质量比．砂胶比涉及RPC内部微观结构的匀质性问题，因此也是决定RPC强度的关键指标．目前国内学者针对RPC的研究，采用的砂胶比介于0.5～1.5之间．随着砂胶比的增大，RPC流动度减小[19]，砂胶比为0.8～1.2左右时，RPC抗压强度最高[19]．3.3 胶凝材料级配与砂级配原料的颗粒体系具有高的堆积密度是 RPC获得高性能的关键[22]，而胶凝材料级配和砂级配决定了RPC颗粒体系的堆积密度以及RPC硬化后的孔结构分布[8,11,22]，因此，合理的胶凝材料级配和砂级配是RPC配合比设计的关键．3.4 水泥与矿物细粉掺料胶凝材料通常包括水泥和矿物细粉掺料，矿物细粉掺料一般包括：硅粉、粉煤灰、矿渣微粉等．水泥的等级越高，RPC的抗压强度越高，流动性越好[12]．硅粉良好的孔隙填充效应和火山灰效应能有效地改善活性粉末混凝土的微观结构，提高其流动度与强度[23]．随着硅粉掺量增加，RPC的强度有较大的增长，但当硅灰掺量超过25%时强度增长已不明显[23]．因此，硅灰掺量多控制在15%～25%之间．为降低造价和改善性能，也可使用其他矿物细掺料代替部分硅粉和水泥．粉煤灰(超细粉煤灰)和矿渣微粉等掺入可以提高RPC的流动度，但为保证RPC强度，矿物细掺合料掺量宜为胶凝材料质量20%左右[24-25]．3.5 磨细石英粉研究表明石英粉在养护条件达到200～250 ℃才明显发挥火山灰效应[26]，在标准养护和热水养护时主要发挥微集料效应，在保证水泥和硅粉掺量的前提下，同时掺入硅粉和石英粉有利于同时提高RPC在标准、热水和高温养护条件下的抗压强度．研究表明磨细石英粉掺量一般取水泥用量的25%～40%为宜[19,26]．3.6 高效减水剂由于RPC水胶比很低，为保证其具有良好的流动度和较高的密实度，一定量高效减水剂的掺入非常必要．聚羧酸减水剂具有很高的减水效果(常见减水效果在25%～35%)和良好的相容性，因此成为制备RPC的常用减水剂，其用量通常可取胶凝材料掺量的2%～3%[11,27]．此外，若采用早强型聚羧酸减水剂能进一步促进RPC强度提高[28]．3.7 钢纤维钢纤维通过闭合裂纹与稍栓拉结作用，增大RPC的内聚力与内摩擦角，提高抗剪强度，并使得RPC由脆性破坏转为塑性破坏[29,11]．但研究表明钢纤维掺量的增加对活性粉末混凝土的抗拉与抗剪强度提高较大，而对其抗压强度的提高并不显著[30]．钢纤维含量过高时，RPC强度提高效率降低，流动度变差，造成施工不便．因此，综合考虑成本因素，钢纤维体积掺量宜为 1.5%～3%．此外，钢纤维的长径比与端部构造形式也对RPC强度有较大影响，长径比多控制在为65上下，采用端勾型钢纤维能进一步增强RPC的强度[31]．3.8 养护条件现阶段活性粉末混凝土养护方法与制度主要有[32-34]：标准养护、热水养护、蒸汽养护、高温干热养护，及组合养护制度．前期学者的研究已经表明：活性粉末混凝土需要以高温来促进和加速活性胶凝材料的水化反应，分析实际养护制度对RPC强度的影响可以发现：(1) 对强度而言，高温干热养护＞蒸汽养护＞热水养护＞标准养护；(2) 对早期强度而言：相对于标准养护而言，温度较高的干热、蒸汽、热水养护制度能有效提高活性粉末混凝土的早期强度，最终强度也有较大提高；(3) 高温养护完成后，后期活性粉末混凝土的后期强度增长较为缓慢；(4) 对热养护时间，90 ℃左右热水养护或蒸汽养护的最佳养护时间为3 d左右，热养护时间进一步增加对强度影响不大[32-34]．4 活性粉末混凝土配合比设计方法评价为评价RPC配合比的设计方法，本文仅列举典型的试验配合比方案，选取了文献[13,27,35,36]中的试验与配合比方案，使用法国路桥公式[15-16]、Day公式[18]、李莉公式[19-20]进行强度预测，并将预测强度与试验结果进行对比．针对抗压试件的尺寸效应，研究表明[5,37]，由于RPC中无粗骨料，建议取边长100 mm和边长70.7 mm的立方体抗压强度之比为0.959，取RPC棱柱体轴心抗压强度与边长 70.7 mm的立方体抗压强度之比为0.845．本文采用此参数将抗压强度统一处理，其结果如表2所示．图1～3为三种不同强度预测值与实际强度值之间的关系．可以看出，李莉公式的预测结果偏于保守，这是由于其理论中骨胶比影响系数来自统计分析，当骨胶比小于0.778时，将导致其公式中α值过大，预测结果会出现较大偏差；Day公式所预测的抗压强度精度较差，这是由于公式(3)中采用了绝对用水量及胶凝材料绝对用量，和水胶比未直接相关，一定配合比条件下，会导致预测结果出现负值，这说明其配合比理论对于活性粉末混凝土而言适用性较差．基于法国路桥公式的预测效果较好，但由于没有其未涉及钢纤维与养护温度的影响，预测结果亦偏于保守．表2 RPC实测强度与预测结果#Tab. 2 Results of the RPC actual and predicted strength from different design methods #注：(1) 文献[13]中砂指中砂、细砂以及特细砂的比值；钢纤维为体积掺量，%；减水剂为胶凝材料的质量百分比，%．(2) 实际抗压强度与预测抗压强度皆转化为边长100mm的立方体抗压强度．文水石英预测强度/MPa献水胶比泥硅粉粉煤灰粉砂钢纤维减水剂养护温度/℃实际抗压强度/MPa李莉公式Day公式法国路桥公式0.19 1 0.32 1.17/0.55/0.23 0.64 7 60 127.30 74.66 107.59 117.66[13]0.19 1 0.32 1.07/0.50/0.21 2.2 7 60 152.30 83.53 107.59 117.66 0.19 1 0.321.07/0.50/0.212.2 7 100 171.20 83.53 107.59 117.66[35]0.28 1 0.25 0.37 1.1 0 2 90 137.44 63.36 −105.73 123.88 0.2 1 0.35 0.3 1.1 3 2.5 90 271.92 134.37 −134.03 118.50 0.16 1 0.35 0.3 1.1 3 2.5 90 240.26 179.64 −52.72 118.50[27]0.18 1 0.25 0 0.37 0.9 0 2 90 81.04 146.85 13.68 130.82 0.16 1 0.25 0.2 0.2 0.88 1 2 90 154.88 456.02−9.76 127.16 0.16 1 0.25 0.2 0.2 0.88 4 2 90 210.98 557.36 −9.76 127.16[36]0.15 1 0.25 0.82 2 3.55 22 155.37 353.20 −172.85 164.45 0.2 1 0.15 0.89 2 1.5 22 137.89 126.78 −61.85 131.20 0.2 1 0.25 0.72 2 1.5 22 145.27 539.73 −256.38 140.28图1 李莉公式强度预测值Fig. 1 Comparison between RPC actual and predicted strength fromLili's model图2 Ken.W.Day公式的强度预测值Fig. 2 Comparison between RPC actual and predicted strength from Day's model图3 法国路桥公式强度预测值Fig.3 Comparison between RPC actual and predicted strength from LCPC model对本文总结的目前现有 RPC的强度预测公式分析可知：(1) 除了李莉公式之外，其余方法都未考虑钢纤维掺量的影响，其对钢纤维影响的考虑基于数据统计，并未建立明确的物理力学意义．(2) 目前所有方法都未考虑活性粉末混凝土养护温度对于强度的贡献．(3) 由最紧密堆积理论可知，胶凝材料的级配和砂的级配是否合理，也将对活性粉末混凝土强度产生较大的影响，本文总结的预测方法中尚未考虑胶凝材料的级配和砂级配的影响．(4) 硅灰或其他细矿物掺合料的掺入将产生明显的火山灰效应，对于其活性的考虑不可或缺，但是由于其材料来源和材料性质的不确定性，如何考虑其活性的影响尚待研究．6 结论国内外学者针对活性粉末混凝土配合比设计理论与方法已经进行了较为广泛的研究，本文通过对现有RPC配合比设计理论的分析，总结了现阶段 RPC配合比设计理论及相关设计方法的现状及发展趋势，主要为以下几个方面：(1) 现阶段活性粉末混凝土配合比设计主要基于试验方法、半经验半理论公式方法、编程计算方法．其中试验方法和编程计算方法无法直接进行强度预测，配合比设计具有较大不确定性．通过对典型半经验半理论公式方法进行评价分析发现法国路桥公式的准确度较高，可作为简易的强度预测公式使用．(2) 钢纤维和养护温度参数影响应该在配合比设计时加以考虑，例如在配合比设计时提出基于性能和经验的影响系数．(3) 活性粉末混凝土配合比设计可将原材料的级配设计和强度预测公式相结合，从而推动活性粉末混凝土配合比设计的实用化．参考文献 References[1] RICHARD P, CHEYREZY M. 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活性粉末混凝土(RPC)配合比试验研究
活性粉末混凝土（RPC）配合比试验研究RPC配合比设计1配合比设计需考虑的几个问题根据RPC商品混凝土配合比设计技术路线，进行配合比设计应考虑以下几个方面的问题：（1）采用合理粒径多级配石英砂替代粗骨料，尽可能消除集料与浆体间的微裂缝、孔隙等缺陷；（2）采用最大密实理论模型原理，选择不同直径多种材料填充球体间的孔隙，从而达到最大密实状态；（3）掺入钢纤维增大RPC的韧性和延性。
2 配合比设计参数的优选综合配合比设计需考虑的3个问题并结合相关资料，以及对外实地考察学习后，反复试验成型大量试件，优选出了进行配合比设计的相关参数。
（1）确定RPC的表观密度。
随着石英砂、钢纤维的掺量不同其密度在2400～2450kg/m3范围波动；（2）水胶比。
随着外加剂的性能、拌合机的转速和各材料的配比不同，水胶比确定在0.13～0.16之间均可；（3）依据RPC的抗折强度＞18MPa，同时考虑施工工艺以及拌合机的性能，能否将钢纤维搅拌均匀分布于拌和物中，钢纤维的掺量在100～140kg/m3为宜；（4）基于出机后拌和物的工作性能和制品要达到外观光滑，每1m3商品混凝土的水泥用量＞700kg/m3；（5）硅灰、粉煤灰因需水比较大，在水胶比不变时需加大外加剂的掺量。
有文献证明硅灰掺量对RPC的抗折强度影响不明显，但抗压强度明显提高；粉煤灰掺量过大，会降低RPC抗压强度，但后期能提高其抗折强度。
3优选RPC商品混凝土配合比针对RPC盖板设计抗压强度＞130MPa，抗折强度＞18MPa的要求，将硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂确定一个合理的固定掺量。
通过变化水胶比（提高抗压强度）和钢纤维掺量（提高抗折强度），同时拌合物的工作性满足施工要求（坍落度150～200mm），拟定了3个试拌配合比（如表4所示），并制作了大量试件和样品，采用不同的养护工艺（高温蒸养、雾室加温养护），最终制出了高品质的RPC盖板成品。
4配合比设计试验结果分析通过固定硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂和外加剂掺量，变化水胶比、钢纤维掺量的对比试验结果，得出以下结论：（1）RPC的抗压强度是随着水胶比的减小而增大，在一定范围内降低水胶比有利于RPC抗压、抗折强度显著增长。
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5# 组随水胶比降低，流动度逐渐降低。水胶比的降低，使 RPC 水化硬化后的凝胶孔数量较少，水泥石的密实度增加，抗折 抗压强度增加。
综合考虑各因素确定各组分比例为：石英砂∶水泥∶石英粉∶硅 灰 =0.9∶1∶0.35∶0.35，减水剂掺量为水泥的 1.6%，此时 RPC 具有较 好的工作性能和力学性能。以下的试验均在此配合比下进行， 水胶比为 0.16。
0.35
195 13.7 118.6
0.40
190 13.4 106.2
0.25
165 15.9 114.7
0.30
168 16.1 119.5
3 1.43 1
0.35 1.6 0.20
0.35
172 16.7 118.4
0.40
160 18.5 123.5
0.70
168 13.0 125.0
0.90
水泥：选用 P·O42.5R 级水泥，平均粒径为 13.824 μm；石英砂：粒 径范围为 80~630 μm，平均粒径为 250 μm；其 w（SiO）2 ≥99%；硅灰 SF：贵州遵义铁合金（集团）有限责任公司生产的硅灰，灰白色 球状粉末，w（SiO2）≈92%，平均粒径为 0.2 μm，比表面积 1.8× 104 m2/kg；超细粉煤灰 UPFA：四川省江油电厂分选的 III 级粉 煤灰经振动磨磨，平均粒径 6.34 μm；原状粉煤灰FA：四川省江油 电厂分选的 III 级粉煤灰，经筛分得到，粒径范围 45~80 μm；石英 粉：采用 ZMZ-38 型振动研磨机，研磨 20 min，筛分后粒径范围 控制在 40~80 μm 之间；钢纤维：天津市贝瑞克丝钢纤维厂提供， 直径 0.2 mm，长径比 60~70；高模复合纤维（PVA 纤维）：上海博 宁工程纤维材料有限公司提供，直径 15~20 μm，长径比 300~400； 聚丙烯纤维：泰安同伴工程塑料有限公司提供，直径 15~40 μm， 长径比 450~1 300；高效减水剂（KS-JS50）：四川柯帅外加剂有 限公司生产的 KJ-JS 聚羧酸型高效减水剂，固含量为 50%，减 水率 >30%。
Province，Mianyang 621010，China）
Ab s tra ct: The influence of contents of every component，fiber categories and contents，contents of ultra-pulverized fly ash which was found as the sixth component and quartz power which was replaced by raw fly ash in the condition of different water /binder on the strength and fluidity was reviewed；also，the influence of high temperature curing on the strength was reviewed too.The result showed that RPC had better mechanics performance and workability when Silica Sand∶Cement∶FA∶UPFA∶Silica Fume：superplastic amounted to 0.9∶1∶0.35∶0.3∶0.35∶0.016，and water/binder was 0.16.In the condition of high temperature curing，the compressive strength reached 199.8 MPa without steel fiber，flexural strength was 51.1 MPa and compressive strength was 210.2 MPa and 242.6 MPa with steel fiber and polypropylene fiber respectively. Ke y w o rd s : proportional；high temperature curing；fly ash
时术兆，齐砚勇，严 云，潘思娟 （西南科技大学 先进建筑材料四川省重点实验室，四川 绵阳 621010）
摘 要： 考察了各组分掺量、纤维的种类和掺量、作为第六组分的超细粉煤灰的掺量以及原状粉煤灰取代石英粉在不同水胶比条件下对
RPC 强度和流动度的影响，同时考察了高温养护对强度的影响。结果表明：当石英砂∶水泥∶原状粉煤灰∶超细粉煤灰∶硅灰∶减水剂 =0.9∶1∶
1.2 试验方法
根据经典的 Andreasen 颗粒连续分布的紧密堆积理论，按
1 试验部分
1.1 试验原料
式（1）计算各粒径原料的用量：
D D UD
=100
P
DP DPMAX
q
（1）
收稿日期：2008-10-25
基金项目：国防科技局“国防重点学科实验室”重点培育项目（07XJGZG02）
·83·
式中：UDP—— —累计筛下百分数%； DPMAX— ——最大粒径， q—— —Fuller 指数。
0 引言
活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，缩写为 RPC） 由级配良好的细砂、水泥、石英粉、硅灰、高效减水剂等组成，是 继高强、高性能混凝土之后，研制出的一种超高强、低脆性、耐 久性优异的新型水泥基复合材料[1-3]。自问世以来，世界各国对 其进行了大量的研究，国内清华大学[4]、湖南师范大学[5-6]、福州 大学[7]等院校也分别从材料性能、掺量、配合比、养护制度、胶结 体系等方面做了很多研究工作，中南大学的谢友均等人[8-9]以超 细粉煤灰（Ultra-Pulverized Fly Ash，简称 UPFA）取代常规 RPC 中的磨细石英砂，配制出了较高性能的 RPC。笔者通过掺入超 细低等级粉煤灰作为第六组分和经筛分的原状粉煤灰取代石 英粉，用 P·O 42.5R 级水泥通过试验，在未掺钢纤维的情况下， 配制出热养护条件下 7 d 抗压强度达 169.6 MPa，抗折强度为 28.3 MPa，高温养护抗压强度达 199.8 MPa；掺加钢纤维热养护 下抗折强度为 51.1 MPa，抗压强度为 178.9 MPa，高温养护下抗 折强度为 48.9 MPa，抗压强度为 210.2 MPa，掺加聚丙烯纤维在 高温养护时达 242.6 MPa 的 RPC。
0.35∶0.3∶0.35∶0.016，水胶比为 0.16，RPC 具有较好的力学性能和工作性能。在高温养护条件下，不掺纤维时抗压强度达到 199.8 MPa，加入
钢纤维和聚丙烯纤维时，抗折强度为 51.1 MPa，而抗压强度分别高达 210.2 MPa 和 242.6 MPa。
关键词： 配合比；高温养护；粉煤灰
1# 组，随减水剂掺量的增加，体系的流动度逐渐增加，而抗折、 抗压强度先增加后降低，当减水剂掺量为水泥的 1.6%（质量分数）， RPC 的流动度未达到饱和点，随减水剂掺量增加继续增加，但强 度达到最大，主要是因为随减水剂掺量增加，RPC 流动度增加，体 系包裹的气体量少，使 RPC 的成型密实度增加，当掺量超过 1.6% 时，由于体系包裹的气体量增加，虽然流动度较大，但成型密实度降 低，强度降低。综合考虑强度和流动度，减水剂掺量为 1.6%时为佳。
中图分类号： TU528.041
文献标志码： A
文章编号： 1002- 3550（2009）04- 0083- 04
Pro p o rtio n a l e xp e rim e n ta l o f re a ctive p o w e r co n cre te
SHI Shu-zhao，QI Yan-yong，YAN Yun，PAN Si-juan （School of Material Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Key Laboratory for Building Materials of Sichuan
（1）热水养护：在 90 ℃热水中养护 3 d，后标养到测试龄期； （2）高温养护：拆模后在 200 ℃高温下养护 6 h，后标养到 测试龄期。 对经过热水养护和高温养护到达龄期的试件，按 GB/T17671— 1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》进行抗折、抗压强度测定。
2 试验结果及讨论
172 12.9 127.4
4
1 0.35 0.35 1.6 0.20
1.10
163 16.0 108.4
1.30
154 18.9 111.1
0.18 178 23.5 5 0.90 1 0.35 0.35 1.8 0.16 155 27.5
0.14 可成型 28 0.12 难成型 32.6
123.7 135.5 142.7 145.7
当 q=0.33 时达到紧密堆积。此时，石英砂∶水泥∶石英粉∶硅 灰 =1.43∶1∶0.25∶0.2。在此配合比的基础上，通过改变各组分的用 量以及 UPFA 的不同掺量等得到 RPC 的试验配合比。
将称好的水泥、硅灰、石英粉、倒入砂浆搅拌锅中干拌 1 min， 再加入石英砂搅拌 1 min，掺入一半纤维搅拌 2 min，后将用一 半水溶解的高效减水剂倒入搅拌锅慢搅 2 min，加入另一半纤 维慢拌 2 min，再加入另一半水搅拌 2 min，最后快搅 4 min。搅 拌后注入 40 mm×40 mm×160 mm 三联胶砂试模中。标准养护 24 h 后拆模，编号后分别养护，测 7 d 强度。养护条件如下：
2.2 粉煤灰对 R PC 强度和流动度的影响
2.2.1 UPFA 掺量对 RPC 强度和流动度的影响 由图 1、2 可知，UPFA 的掺入，胶凝材料用量增加，在相同