活性粉末混凝土盖板配合比研究(五分部).doc

关于RPC活性粉末混凝土盖板施工陈杰（中铁隧道集团路桥工程处 安徽黄山 245400）摘要：由于活性粉末混凝土（RPC）具有较高的抗压强度，可保证使用过程中构件不开裂，整体性较好。作为新型材料， RPC混凝土以其强度高、重量轻的优良特性，在桥梁施工中具有广阔的应用前景。通过研究影响RPC活性粉末混凝土质量的主要因素确定RPC配合比，并简介RPC盖板混凝土生产新工艺。关键词：活性粉末混凝土 配合比 生产新工艺0 引言RPC是在20世纪90年代同法国一个实验室开发研究出的新型超高性能材料。它是在DSP(Densified System containing ultra-fine Particles)材料与纤维增强材料相复合的高技术混凝土。根据其组成和热处理方式的不同，这种混凝土的抗压强度可以达到200MPa 至800MPa；抗拉强度可以达到20MPa至50MPa；弹性模量为40Gpa至60Gpa；断裂韧性高达40000J/m2，是普通混凝土的250倍，可与金属铝媲美；氯离子渗透性是高强混凝土的1/25，抗渗透能力极强；300次快速冻融循环后，试样未受损，耐久性因子高达100%。RPC在工程结构中的应用可以解决目前的高强与高性能混凝土抗拉强度不够高、脆性大、体积稳定性不良等缺点。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。1 原材料和混凝土配合比试验RPC盖板技术指标要求如表1所示。 表1 RPC盖板技术要求抗压强度/MPa抗折强度/MPa弹性模量/GPa氯离子渗透量/Coul抗冻等级130184840F500试验采用常山P.052.5低碱水泥，28 d抗压强度为629 MPa，抗折强度为105 MPa；掺合材料采用硅粉（GF）、矿粉（KF）、掺合料（CHL）三种；纤维采用A纤维和B纤维两种；采用粒径为1.000.16 mm 石英砂，SiO 含量97.6 ，细度模数2.71；粒径2.50 mm和30 的聚羧酸高效减水剂。试验因素安排见表2，试验安排见表3，配合比基本条件为：水泥789 kgm3，掺合料197kgm3，砂1192kgm3，水138 kgm3。表2 RPC混凝土配合比试验因素水平表因素水平123掺和材料GFKFCHL纤维ABA+B砂种类石英砂250 mm河砂 125 mm河砂表3 L9(3 4)试验安排表试验编号列号12341GFA纤维石英砂12GFB纤维250 mm河砂23GFA+B纤维125 mm河砂34KFA纤维250 mm河砂15KFB纤维125 mm河砂26KFA+B纤维石英砂37CHLA纤维125 mm河砂18CHLB纤维石英砂29CHLA+B纤维250 mm河砂3试验先将砂、纤维倒入搅拌机干拌5min，然后加入水泥、掺合材料继续干拌2min，后将加有减水剂的水倒入搅拌5 min，搅拌完毕后装模。成型后在试件表面盖一层薄膜，让试件水分不蒸发，静停24 h后拆模，移入(805)的养护箱中进行蒸汽养护(蒸汽养护时温度应以逐级升温或降温的方式进行，升降温速度应以不大于12h为宜)，48 h后关闭养护箱电源，待试件自然冷却至室温后进行强度试验。试验所得的RPC材料力学和耐久性能见表4。各种因素对RPC材料强度的影响趋势见图1。表4 RPC材料力学性能及耐久性试验结果试验编号用水量/kg减水剂掺量/%塌落度/mm抗压强度/MPa抗折强度/MPa弹性模量/GPa电通量/C28d标养48h蒸养28d标养48h蒸养28d28d11384满足110.4143.619.350.81021385满足81.4122.110.531386满足99.5120.615.941383满足106.8127.819.351383.5满足77.777.217.461383满足91.0104.419.171385满足100.3139.820.444.13581384满足70.2115.312.391386满足96.6113.915.8图1 纤维、掺料和砂品种对RPC混凝土强度的影响从图1可以看出，掺合料品种对RPC强度有显著的影响，在RPC中KF主要起到以下作用： 填充不同粒径颗粒之间的孔隙；提高流变特征； 起到第二次水化作用。合理利用这种活性材料，能得到更高的强度。相对于B纤维，A纤维能显著的提高RPC的抗折和抗压强度。当A纤维掺量为2.0 时，RPC的性能指标较好。砂的种类对RPC强度影响很小。试验结果表明，石英砂与97 的石英砂进行RPC的生产。采用石英砂的RPC弹模明显高于125 mm河砂的RPC弹模，而电通量前者明显低于后者。综合室内的试验成果，最终确定的RPC生产配合比如表5所示。表5 RPC施工配合比 kgm3 水胶比水泥硅粉石英砂减水剂钢纤维水0.14789197119234.51001382 RPC盖板施工工艺盖板生产线主要由RPC搅拌系统、分料系统、链式输送系统、振动成型系统、养护系统、拆模系统及附属系统组成，主要场地设施分为主生产车间、原材料库、RPC搅拌站、蒸养室、成品存放区。附属设施有锅炉房、配电房等。RPC盖板预制的流程如图2所示：模具清理、打油试试件取样成品检测废品区存放成品养护、存放终养混凝土灌注振动成型混凝土拌制初养脱模图2 RPC盖板混凝土预制工艺流程图2.1原材料RPC盖板原材料包括水泥、石英砂、钢纤维和专用掺和料等，应储存在干燥的库房里。水泥采用品质稳定、强度等级不低于42.5的低碱硅酸盐水泥，水泥熟料中C3A含量不应大于8%，其他性能应符合GB175-2008的要求；骨料采用SiO2含量大于97的石英砂，分粗粒径石英砂(10.63mm)、中粒径石英砂（0.630.315mm）、细粒径石英砂(0.3150.16mm)及超细粒径石英砂（0.16mm以下）四个粒级，含泥量不应大于0.5，筛分试验按TB10210-2001规定进行。钢纤维应符合直径0.18-0.23mm，长度12-14mm，抗拉强度大于等于2850MPa，其他性能满足JG3064-1999的技术要求；外加剂减水率不低于29%，硫酸钠含量不大于2%，并且符合GB8076-1997的要求，外加剂掺量由试验确定。硅粉性能指标满足铁路混凝土工程施工质量验收标准TB104242010要求。拌和物用水应符合JGJ63-2006的要求，可以使用符合饮用标准的水。2.2 RPC材料的配制和灌注RPC材料的水胶比不应大于02，在配制RPC材料拌合物时，水泥和专用掺合料干燥状态的用量均按质量计，称量精度应准确到1 ；骨料采用干燥骨料，用量按质量计，称量精度应准确到2 ；水和外加剂的用量按质量计，称量精度应准确到05 。投料顺序按石英砂、钢纤维预拌，时间不短于2分钟，再加水泥、专用复合掺和料搅拌1-2分钟，最后加入水和外加剂搅拌4分钟以上，总搅拌时间12分钟，并且时刻注意观察，根据具体情况调整搅拌时间。RPC材料的水胶比不能大于0.2，坍落度控制在80-120mm之间。搅拌完毕的RPC材料拌合物应在30 min内灌注完毕。盖板连续灌注，最大间隔时间应不超过6 min。RPC材料搅拌、运输、浇注及构件静停在18 以上的环境下完成。在灌注RPC混凝土过程中，随机制作RPC材料试件。试件随构件同条件下成型，并随构件同条件养护。2.3养护蒸汽养护分初养和终养，首先在初养室内进行初养，模具静停6h后，开始升温，升温速度应不大于12/h，初养恒温为40，降温速度应不大于15/h，初养和静停时间总共24小时。初养结束后，可以进行脱模，人工翻转模具，手持木锤轻敲模具表面，直到盖板脱出模具。拆除保温设施时，盖板表面温度与环境温度之差不能超过20。初养拆模后的RPC盖板要移至终养室进行蒸气养护，终养室的温度控制在805，养护48h。蒸汽养护分为升温、恒温和降温三个阶段，升温速度应不大于12/h，降温速度应不大于15/h。蒸养结束时，盖板表面与环境温差应不大于20。蒸气养护结束后，盖板应在存放区进行不少于7天的洒水自然养护，环境温度不应低于20。蒸汽养护结束后可以拆模，不得损坏构件的外观并不得造成构件的主体损伤。成品完成并经检验合格后，由专业打包班组采用塑料薄膜包裹，利用聚丙烯打包条进行捆扎，两两正面相对，每6片一组，便于装车托运。同时，用竹胶板隔离，以防运输过程受损。3 结语试验表明，掺加硅粉的RPC混凝土强度明显高于掺加其他掺合料RPC混凝土的强度；钢纤维能显著提高RPC混凝土的抗折和抗压强度；砂的种类对RPC混凝土强度影响很小，在今后的试验和生产中，应考虑普通河砂取代石英砂的可能性。通过对RPC生产线建设和试生产，已经形成稳定的生产工艺。按试验确定的配合比，生产的RPC盖板内在质量和外观都可满足要求。参考文献：（1）中华人民共和国行业标准TB10424-2010铁路混凝土工程施工质量验收标准