[00930319]活性粉末混凝土(RPC200)配制及基本力学性能试验研究

该项目来源于河北省教育厅。项目名称：活性粉末混凝土(RPC200)配制及基本力学性能试验研究，项目编号：2008464。项目研究起于2008年8月，于2009年7月完成。项目应用领域为对强度和抗震性能要求较高的土木建筑工程领域。河北省大部分地区(如唐山、邢台等)处于高烈度地震区，对于地处高烈度地震区的高层或超高层建筑、桥梁，以及城市高架桥和人行过街桥等结构工程，普通混凝土并不是一种理想的建筑材料。这是由于普通混凝土具有自重大、脆性大和强度低的特点，导致高层建筑梁柱构件或大跨度桥梁桥墩的截面尺寸较大，不仅限制了结构的净空和跨度，也导致结构自重以及地震惯性力的显著提高，尤其是在混凝土结构梁柱节点及桥墩端部，通常采用加密箍筋或螺旋箍筋来增强其塑性变形能力，这些位置钢筋过密导致施工非常困难。另外，普通混凝土的耐久性较差，在一些潮湿、寒冷或强腐蚀性地区，在干湿交替、冻融循环及腐蚀性介质的侵蚀下，混凝土材料老化速度加快，严重影响结构的安全性和使用寿命。而钢结构的高造价、易腐蚀、耐火性能差、维护费用高等缺点及普通高强混凝土的高脆性，使得它们都不是一种理想的建筑材料。因此，对于上述地区的结构钢纤维活性粉末混凝土是比较理想的建筑材料。活性粉末混凝土活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete简称RPC)仿效高致密水泥基均匀体系DSP材料研制出一种新的超高性能、高韧性水泥基复合材料。该材料选取的是传统的原材料和传统的混凝土成型工艺，其原材料为细石英砂、水泥、硅灰、细钢纤维、高效减水剂等，取消了粗骨料，并且根据最大密实度理论，使各种颗粒达到最大密实化，从而提高材料的力学性能及耐久性能。经过了一年努力，圆满完成了项目预定任务，主要研究成果有：1、活性粉末混凝土(RPC200)的优化配合比研究采用河北省地方原材料，通过调整水胶比、硅灰水泥比、减水剂掺量、钢纤维掺量，以混凝土抗压、抗折强度作为性能参考指标，同时参考施工方便及经济性能，确定其最佳配合比：硅灰掺量(SF/C)为0.21，减水剂的掺量(SU/B)为3%，水胶比0.21。钢纤维的体积掺量为2%。2、活性粉末混凝土(RPC200)的基本力学性能试验研究针对三个原材料配比，该项目系统的研究了活性粉末混凝土(RPC200)的基本力学性能，并得出相互之间关系的数学表达式。具体内容包括：立方体抗压强度的尺寸效应、立方体抗压强度与劈裂抗拉强度之间的关系、立方体抗压强度与棱柱体抗压强度之间的关系、弹性模量及弹性模量与棱柱体抗压强度之间的关系、棱柱体轴心抗压应力－应变曲线关系。该项目研究的重要意义在于为活性粉末混凝土的制作的规范化及编制相应的标准和规范提供试验基础和技术储备，为活性粉末混凝土的工程应用提供理论和技术支持。活性粉末混凝土作为高性能混凝土，具有很高的工程应用价值和广阔的市场推广前景，可在以下几个领域进行应用推广：(1)制作屋面板(或桥面板)、梁、柱等构件，替代工业厂房的钢屋架和高层、超高层建筑的上部钢结构，可大幅度降低工程造价。(2)制作的预制构件用于市政工程中的行人过街天桥、井盖等。(3)利用无纤维活性粉末混凝土制成的钢管混凝土，用它来做高层或超高层建筑的支柱，可大幅度降低截面尺寸，增加建筑物的使用面积与美观。(3)替代钢材制造压力管道和腐蚀性介质的输送管道，用于远距离油气输送、城市远距离大管径输水、城市下水及腐蚀性液气体的输送，不仅可大大降低造价，而且可明显地提高管道的抗腐蚀性能，解决目前远距离油气输送所采用的中等口径高强混凝土管输送压力不够高，大口径钢管价格昂贵等问题。目前，由于活性粉末混凝土还没有统一的配制及力学性能标准等相关规范，工程中不利于施工人员掌握；另外，人们只看到它的高造价而没有意识到它的优越性，也是造成目前应用较少的局面。通过提供活性粉末混凝土的配合比，指导工程施工，积极宣传其优越性等措施来推广该项目的研究成果。