活性粉末混凝土的发展

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1、活性粉末混凝土的发展:活性粉末混凝土,简称RPC(ReactivePoent),使混凝土胶结材料发生了质的变化,大大提高了混凝土强度,改善了其工作性能。但在此后将近一个世纪的漫长时间里,结构混凝土强度一直徘徊在20~30MPa的范围内。直到20世纪三、四十年代以后,建筑工程中才开始使用强度为40MPa左右的混凝土[1]。　　由于建筑结构向高层、大跨度及重型化发展,极需减小结构的截面尺寸、大幅度减轻结构自重,因此如何提高结构混凝土强度己成为工程界的重要课题。国内外学者也对高强混凝土的性能、配制技术、工程应用以及存在的问题进行了

2、广泛研究。　　高强混凝土的发展大致可分为三个阶段[2]:第一阶段大约是20世纪30年代初至60年代,其主要技术途径是选用高标号水泥、降低水胶比、减少砂率配制干硬性高强混凝土,其基本工艺是采用振动、加压、真空、离心等手段。如1959年北京二建使用高强混凝土制作跨度达60米的预应力混凝土屋架。这一阶段的高强混凝土多为干硬性、坍落度太小,施工相当困难,无法普及推广,基本上处在工业试验阶段。　　20世纪60年代高效减水剂研制成功并在工程上应用,解决了低用水量导致混凝土低流动性的问题,从此高强混凝土进入第二个发展阶段。如60年代初日本

3、开发出MT高效减水剂,并于1970年使用高效减水剂制作并通过高压蒸养获得强度达90MPa的高强混凝土。　　掺用高效减水剂,虽然可在低水灰比的条件下大幅度提高混凝土的流动性,但是坍落度经时损失大,混凝土的高流动性往往难于持久。为了解决这一问题,国内外开始研究通过掺入超细矿物掺合料,以减少坍落度的损失,高强混凝土的发展进入了第三个发展阶段。目前所采用的矿物质掺合集料主要有硅灰、超细粉煤灰和超细矿渣粉等。　　硅灰的主要成分是颗粒极细(平均粒径约为0.1μm)的。在微观结构上,这种是非晶质,不同于石英砂中的,属无定形结构。其物质质点

4、不是处于能量平衡的位置,具有化学不稳定性,所以是一种高活性的火山质材料。由于硅灰微小的颗粒,使得它具有很大的表面能。拌和混凝土时,硅灰和水接触,部分小颗粒迅速溶解,并与水泥水化产生的对强度不利的反应生成凝胶,即所谓火山灰效应:　　许多研究表明[3-6]:在有硅灰存在的情况下,水泥水化早期产物中的含量随着龄期的延长变得越来越少,甚至完全反应。这些于硅灰和的凝胶多生成于水泥水化的凝胶孔隙中,大大提高了混凝土的密实度。　　除了火山灰效应,硅灰还起到填充和改善流变性的作用。硅灰的粒径很小,能够很好地填充于水泥颗粒的孔隙间。其效果如同

5、水泥颗粒填充在细骨料之间和细骨料填充在粗骨料间一样,从微观尺度上增加了混凝土的密实度,进而提高了其强度。硅灰中86%~96%是球状体,能起到很好的润滑作用,从而提高流变特性。　　粉煤灰是发电站锅炉中煤粉充分燃烧后所产生的细粒灰尘,即通常所说的飞灰。粉煤灰在混凝土中具有三种不同的效应功能[7-8]:形貌效应、微集料效应、火山灰效应。其中“形貌效应”和“微集料效应”是水泥颗粒所不具备的特性。形貌效应是粉煤灰的基本效应,反映在粉煤灰的矿物组成主要是海绵玻璃体和铝硅酸盐玻璃微珠。这些球形玻璃体表面光滑,粒度细,质地致密,内比表面积小

6、,在高效减水剂的共同作用下,能大大提高混凝土的流动性,改善混凝土施工性能。粉煤灰的“微集料效应”表现在粉煤灰颗粒均匀地掺合分布到水泥颗粒之中,阻止了水泥颗粒的粘聚,有利于混合物的水化反应,相应地减少了用水量,提高了混凝土的密实性。和硅灰类似,粉煤灰也具有火山灰效应。粉煤灰中含有大量的和,能与水泥水化物中的进行二次水化反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,即:　　矿渣(BS)是高炉炼铁得到的以硅铝酸钙为主的熔融物,具有较高的潜在活性。矿渣微粉是矿渣磨细后的产物,多年来一直在水泥和混凝土行业中广泛应用。这四种成分约占全部氧化物的95

7、%以上。矿渣粉在通常情况下具有比较稳定的化学性质,与水混合不具有水硬性,而当处于碱性环境中时,矿渣结构很快被破坏,从而显示水硬活性。　　由于矿渣粉一般都磨得比水泥细,对水泥有填充作用,加上它的缓凝作用和密度与水泥相近,因此它较容易拌制成用水量少、流动性好、塌落度损失小的混凝土。　　由于地球环境污染越来越严重,空气、水、土壤环境介质中的碳、氮、硫等氧化物浓度的增长,混凝土使用环境变得更加严酷。因此工程界对混凝土提出了新的要求:混凝土既要有高强度、长期体积稳定性和耐久性,又要比以前混凝土具有更良好的流动性。发展具有良好工作性能、

8、高力学性能和高耐久性的新型高性能混凝土已提到议事日程[9]。　　近年来出现了新型高性能混凝土,较成功的有活性粉末混凝土(ReactivePopregnatedReinforcedConcrete,缩写为SIFCON)[10-15]等。　　　　3.结论　　　　活性粉末混凝土,简称RPC(Re