活性粉末混凝土的發(fā)展

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1、活性粉末混凝土的發(fā)展:活性粉末混凝土,簡(jiǎn)稱(chēng)RPC(ReactivePoent),使混凝土膠結(jié)材料發(fā)生了質(zhì)的變化,大大提高了混凝土強(qiáng)度,改善了其工作性能。但在此后將近一個(gè)世紀(jì)的漫長(zhǎng)時(shí)間里,結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度一直徘徊在20~30MPa的范圍內(nèi)。直到20世紀(jì)三、四十年代以后,建筑工程中才開(kāi)始使用強(qiáng)度為40MPa左右的混凝土[1]?！　∮捎诮ㄖY(jié)構(gòu)向高層、大跨度及重型化發(fā)展,極需減小結(jié)構(gòu)的截面尺寸、大幅度減輕結(jié)構(gòu)自重,因此如何提高結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度己成為工程界的重要課題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)高強(qiáng)混凝土的性能、配制技術(shù)、工程應(yīng)用以及存在的問(wèn)題進(jìn)行了

2、廣泛研究?！　「邚?qiáng)混凝土的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段[2]:第一階段大約是20世紀(jì)30年代初至60年代,其主要技術(shù)途徑是選用高標(biāo)號(hào)水泥、降低水膠比、減少砂率配制干硬性高強(qiáng)混凝土,其基本工藝是采用振動(dòng)、加壓、真空、離心等手段。如1959年北京二建使用高強(qiáng)混凝土制作跨度達(dá)60米的預(yù)應(yīng)力混凝土屋架。這一階段的高強(qiáng)混凝土多為干硬性、坍落度太小,施工相當(dāng)困難,無(wú)法普及推廣,基本上處在工業(yè)試驗(yàn)階段?！　?0世紀(jì)60年代高效減水劑研制成功并在工程上應(yīng)用,解決了低用水量導(dǎo)致混凝土低流動(dòng)性的問(wèn)題,從此高強(qiáng)混凝土進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展階段。如60年代初日本

3、開(kāi)發(fā)出MT高效減水劑,并于1970年使用高效減水劑制作并通過(guò)高壓蒸養(yǎng)獲得強(qiáng)度達(dá)90MPa的高強(qiáng)混凝土。　　摻用高效減水劑,雖然可在低水灰比的條件下大幅度提高混凝土的流動(dòng)性,但是坍落度經(jīng)時(shí)損失大,混凝土的高流動(dòng)性往往難于持久。為了解決這一問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研究通過(guò)摻入超細(xì)礦物摻合料,以減少坍落度的損失,高強(qiáng)混凝土的發(fā)展進(jìn)入了第三個(gè)發(fā)展階段。目前所采用的礦物質(zhì)摻合集料主要有硅灰、超細(xì)粉煤灰和超細(xì)礦渣粉等?！　」杌业闹饕煞质穷w粒極細(xì)(平均粒徑約為0.1μm)的。在微觀結(jié)構(gòu)上,這種是非晶質(zhì),不同于石英砂中的,屬無(wú)定形結(jié)構(gòu)。其物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)

4、不是處于能量平衡的位置,具有化學(xué)不穩(wěn)定性,所以是一種高活性的火山質(zhì)材料。由于硅灰微小的顆粒,使得它具有很大的表面能。拌和混凝土?xí)r,硅灰和水接觸,部分小顆粒迅速溶解,并與水泥水化產(chǎn)生的對(duì)強(qiáng)度不利的反應(yīng)生成凝膠,即所謂火山灰效應(yīng):　　許多研究表明[3-6]:在有硅灰存在的情況下,水泥水化早期產(chǎn)物中的含量隨著齡期的延長(zhǎng)變得越來(lái)越少,甚至完全反應(yīng)。這些于硅灰和的凝膠多生成于水泥水化的凝膠孔隙中,大大提高了混凝土的密實(shí)度?！　〕嘶鹕交倚?yīng),硅灰還起到填充和改善流變性的作用。硅灰的粒徑很小,能夠很好地填充于水泥顆粒的孔隙間。其效果如同

5、水泥顆粒填充在細(xì)骨料之間和細(xì)骨料填充在粗骨料間一樣,從微觀尺度上增加了混凝土的密實(shí)度,進(jìn)而提高了其強(qiáng)度。硅灰中86%~96%是球狀體,能起到很好的潤(rùn)滑作用,從而提高流變特性。　　粉煤灰是發(fā)電站鍋爐中煤粉充分燃燒后所產(chǎn)生的細(xì)?；覊m,即通常所說(shuō)的飛灰。粉煤灰在混凝土中具有三種不同的效應(yīng)功能[7-8]:形貌效應(yīng)、微集料效應(yīng)、火山灰效應(yīng)。其中“形貌效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”是水泥顆粒所不具備的特性。形貌效應(yīng)是粉煤灰的基本效應(yīng),反映在粉煤灰的礦物組成主要是海綿玻璃體和鋁硅酸鹽玻璃微珠。這些球形玻璃體表面光滑,粒度細(xì),質(zhì)地致密,內(nèi)比表面積小

6、,在高效減水劑的共同作用下,能大大提高混凝土的流動(dòng)性,改善混凝土施工性能。粉煤灰的“微集料效應(yīng)”表現(xiàn)在粉煤灰顆粒均勻地?fù)胶戏植嫉剿囝w粒之中,阻止了水泥顆粒的粘聚,有利于混合物的水化反應(yīng),相應(yīng)地減少了用水量,提高了混凝土的密實(shí)性。和硅灰類(lèi)似,粉煤灰也具有火山灰效應(yīng)。粉煤灰中含有大量的和,能與水泥水化物中的進(jìn)行二次水化反應(yīng),生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,即:　　礦渣(BS)是高爐煉鐵得到的以硅鋁酸鈣為主的熔融物,具有較高的潛在活性。礦渣微粉是礦渣磨細(xì)后的產(chǎn)物,多年來(lái)一直在水泥和混凝土行業(yè)中廣泛應(yīng)用。這四種成分約占全部氧化物的95

7、%以上。礦渣粉在通常情況下具有比較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),與水混合不具有水硬性,而當(dāng)處于堿性環(huán)境中時(shí),礦渣結(jié)構(gòu)很快被破壞,從而顯示水硬活性。　　由于礦渣粉一般都磨得比水泥細(xì),對(duì)水泥有填充作用,加上它的緩凝作用和密度與水泥相近,因此它較容易拌制成用水量少、流動(dòng)性好、塌落度損失小的混凝土?！　∮捎诘厍颦h(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重,空氣、水、土壤環(huán)境介質(zhì)中的碳、氮、硫等氧化物濃度的增長(zhǎng),混凝土使用環(huán)境變得更加嚴(yán)酷。因此工程界對(duì)混凝土提出了新的要求:混凝土既要有高強(qiáng)度、長(zhǎng)期體積穩(wěn)定性和耐久性,又要比以前混凝土具有更良好的流動(dòng)性。發(fā)展具有良好工作性能、

8、高力學(xué)性能和高耐久性的新型高性能混凝土已提到議事日程[9]?！　〗陙?lái)出現(xiàn)了新型高性能混凝土,較成功的有活性粉末混凝土(ReactivePopregnatedReinforcedConcrete,縮寫(xiě)為SIFCON)[10-15]等?！　　　?.結(jié)論　　　　活性粉末混凝土,簡(jiǎn)稱(chēng)RPC(Re