姚宇飞
前言
活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)是20世纪90年代由法国Bouygues公司研发的一种超高强、低脆性、耐久性优异并具有广阔应用前景的新型超高性能混凝土。传统的RPC主要是由水泥、硅灰、石英砂、钢纤维、高效减水剂等充分混合搅拌后,经高温养护而制成,但其高昂的生产成本和复杂的制备工艺成为制约RPC发展和应用的主要因素[1-3]。优质天然河砂在化学成分、粒形和粒径等方面与石英砂较相近,且分布广、易获取,生产和运输成本相对较低,是石英砂可行的替代材料[3-4]。玄武岩纤维是一种硅酸盐纤维,具有耐酸碱、耐高温和耐冲击等优良性能,其密度小、成本较低、生产工艺绿色环保,可以更均匀地分散到混凝土基体中,替代钢纤维用在腐蚀环境中使用。
目前,大多数关于RPC的文献报道侧重于对RPC的力学性能和耐久性能等方面的研究,未详细说明RPC配合比的设计过程。文献[1] 依据高密实配合比设计理念,以石英砂的紧密堆积空隙率为基础,引入参数浆体富余系数n,提出一种RPC配合比设计方法,实现RPC水泥和骨料的精确计算。王谦等引用Dinger-Funk方程对RPC进行配合比设计,通过计算机模拟体系达到最紧密堆积,获得RPC各组分的级配分布,进而确定RPC配合比[5-6]。文献[6]以Belomey强度公式为基础,结合全计算法和绝对体积法,进行了RPC的配合比设计并进行试验验证。文献[7]却认为,Belomey强度公式在高强超高强混凝土范畴内是不成立的。
鉴于此,本文拟采用天然河砂替代石英砂,用玄武岩纤维替代钢纤维,用矿物掺合料替代部分水泥等措施来降低RPC的生产成本。依据高密实配合比设计理念[1],并参考GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》[8] 和JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》[9]的配合比设计原则和方法,以河砂达到最紧密堆积时的空隙率为基础,提出一种简便的配合比设计方法,实现RPC各组分的精确计算,并试验验证和优化河砂RPC的配合比,以期为河砂玄武岩纤维RPC的工程化应用提供参考。
姚宇飞.河砂玄武岩纤维RPC的配合比设计及验证[J].混凝土与水泥制品,2018(4):59-64.
YAO Y F.Design and Verification of Mix Proportion for Basalt Fiber RPC with River Sand[J].China Concrete and Cement Products,2018(4):59-64.
河砂玄武岩纤维RPC的配合比设计及验证
姚宇飞
前言
活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)是20世纪90年代由法国Bouygues公司研发的一种超高强、低脆性、耐久性优异并具有广阔应用前景的新型超高性能混凝土。传统的RPC主要是由水泥、硅灰、石英砂、钢纤维、高效减水剂等充分混合搅拌后,经高温养护而制成,但其高昂的生产成本和复杂的制备工艺成为制约RPC发展和应用的主要因素[1-3]。优质天然河砂在化学成分、粒形和粒径等方面与石英砂较相近,且分布广、易获取,生产和运输成本相对较低,是石英砂可行的替代材料[3-4]。玄武岩纤维是一种硅酸盐纤维,具有耐酸碱、耐高温和耐冲击等优良性能,其密度小、成本较低、生产工艺绿色环保,可以更均匀地分散到混凝土基体中,替代钢纤维用在腐蚀环境中使用。
目前,大多数关于RPC的文献报道侧重于对RPC的力学性能和耐久性能等方面的研究,未详细说明RPC配合比的设计过程。文献[1] 依据高密实配合比设计理念,以石英砂的紧密堆积空隙率为基础,引入参数浆体富余系数n,提出一种RPC配合比设计方法,实现RPC水泥和骨料的精确计算。王谦等引用Dinger-Funk方程对RPC进行配合比设计,通过计算机模拟体系达到最紧密堆积,获得RPC各组分的级配分布,进而确定RPC配合比[5-6]。文献[6]以Belomey强度公式为基础,结合全计算法和绝对体积法,进行了RPC的配合比设计并进行试验验证。文献[7]却认为,Belomey强度公式在高强超高强混凝土范畴内是不成立的。
鉴于此,本文拟采用天然河砂替代石英砂,用玄武岩纤维替代钢纤维,用矿物掺合料替代部分水泥等措施来降低RPC的生产成本。依据高密实配合比设计理念[1],并参考GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》[8] 和JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》[9]的配合比设计原则和方法,以河砂达到最紧密堆积时的空隙率为基础,提出一种简便的配合比设计方法,实现RPC各组分的精确计算,并试验验证和优化河砂RPC的配合比,以期为河砂玄武岩纤维RPC的工程化应用提供参考。
姚宇飞.河砂玄武岩纤维RPC的配合比设计及验证[J].混凝土与水泥制品,2018(4):59-64.
YAO Y F.Design and Verification of Mix Proportion for Basalt Fiber RPC with River Sand[J].China Concrete and Cement Products,2018(4):59-64.
摘 要:以河砂最紧密堆积空隙率为基础,提出了一种活性粉末混凝土(RPC)的配合比设计方法,并进行了试验验证和配合比优化。结果表明,河砂RPC的流动度随浆体富余系数的增大而增大,随水胶比的降低而减小;河砂RPC的抗压强度随浆体富余系数增大和水胶比的降低而增大;河砂RPC的抗折强度受浆体富余系数和水胶比的影响较小。胶凝材料的比例对河砂RPC各个性能的影响大小是:流动度>抗压强度>抗折强度。掺入玄武岩纤维后,河砂RPC的抗压、抗折和劈裂抗拉强度均不同程度增大,但随着水胶比的降低,纤维对RPC力学性能提升的效果减弱。试验制备出了满足GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》要求的RPC120和RPC140。
Absract: Based on the closest packing voidage of river sand, a mix proportion design of reactive powder concrete (RPC) is proposed, validated and optimized. The results show that the fluidity of the river sand RPC increases with the increase of the extra coefficient of paste, and decreases with the decrease of the W/B. The compressive strength of RPC is enlarged with the increase of the extra coefficient and the decrease of the W/B. The extra coefficient of paste and the W/B have little effect on the flexural strength of RPC. The effect degrees of the proportion of binders on the various performance of river sand RPC are: fluidity>compressive strength>flexural strength. After mixing basalt fiber, the compressive, flexural and splitting tensile strength of river sand RPC increase to some extent, but with the decrease of W/B, the effect of fiber on the mechanical properties of RPC decreases. RPC120 and RPC140 which meets the specification requirements of GB/T 31387—2015 Reactive Powder Concrete are prepared.
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