钢纤维RPC130配合比试验

钢纤维RPC130配合比试验
冯永德，江秀明
（鞍山三冶建筑工程有限公司，辽宁 鞍山 114039）

【摘要】活性粉末混凝土（Reative Powder Concete,简称RPC），是20世纪90年代由法国率先开发出的一种超高强、高韧性、体积稳定性良好的新型水泥基复合材料，是一种DSP材料与纤维增强相结合的高新技术混凝土。RPC优异的性能使其在石油、核电、航空工程、土木工程及军事设施等领域中有着重要的工程应用价值和广阔的发展前景。目前RPC已成为国际工程材料领域一个新的研究热点。笔者主要阐述了制做电缆沟盖板的钢纤维活性粉末混凝土的配合比设计和施工生产过程的质量控制要点。

【关键词】RPC、配合比、质量、 施工、控制

【前言】钢纤维活性粉末混凝土做为高技术混凝土，其性能同普通混凝土和现有的高性能混凝土相比有了质的飞跃，并且在经济性和环保性方面优于钢材。新建哈大客运专线TJ-1标段（沈阳—海城）电缆槽盖板，此盖板采用钢纤维活性粉末混凝土，设计强度RPC130，标准盖板尺寸长×宽×高（744mm×494mm×25mm），标段盖板总面积约40.4平方米，混凝土总量约10000立方米。

1. 原材料
 
 1) 水泥   采用辽阳恒威集团生产的P.O 42.5级低碱水泥，其物理性能见表1：
表1  水泥物理力学性能
标准稠度用水量/% 初凝/min 终凝/min 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 安定性
   3d 28d 3d 28d 
25 155 265 25.5 52.2 5.5 8.4 合格

 2) 掺和料  采用北京惠诚矿物掺和料，浅灰色粉状固体；
 3) 石英砂  采用海城八里石英砂；石英砂分粗砂（0.63~1.25 mm）中砂（0.315~0.63 mm）细砂（0.16~0.315 mm）三个规格，其SiO2含量为98%，云母含量0.3%，含泥量0.1%；
 4) 钢纤维  采用鞍山产圆截面端直型钢纤维，直径为0.18~0.22 mm，长度为12~14 mm；
 5) 外加剂  采用北京惠诚高效减水剂，黄褐色液体，含固量35%；

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2. 配合比
 
 根据RPC的特点，在一定强度范围内影响其强度的主要因素为水胶比、钢纤维掺量及减水剂掺量。因此，本次试验是在参考配合比的基础上考察不同水胶比，不同钢纤维掺量及不同减水剂掺量下RPC的抗压强度和抗折强度。试验配合比及试验结果见表2：
 
表2   试验配合比及试验结果（质量比）
编号 水泥 石英砂 掺和料 钢纤维/% 减水剂/% 水胶比 工作度 抗压强度/MPa 抗折强/MPa
  粗 中 细       
1 1 0.44 1.10 0.22 0.30 8 9 0.16 一般 117.0 13.4
2 1 0.44 1.10 0.22 0.30 10 7 0.16 较差 126.0 13.8
3 1 0.44 1.10 0.22 0.30 8 7 0.18 一般 129.0 15.2
4 1 0.44 1.10 0.22 0.30 8 9 0.18 一般 130.0 15.7
5 1 0.44 1.10 0.22 0.30 8 7 0.20 良好 139.0 16.9
6 1 0.44 1.10 0.22 0.30 10 7 0.20 良好 149.0 19.8

3. 试件制做、养护及试验方法
    采用SJD-60型强制混凝土搅拌机，自动控制搅拌时间，程序如下：首先将石英砂和钢纤维按配比称好，倒入搅拌机内干拌4 min：然后加入称好的水泥和掺和料，继续搅拌2 min；最后将外加剂和水一次性倒入搅拌机，搅拌10 min；
 混凝土搅拌完毕后，立即在振动台上成型抗压试件（100mm×100mm×100mm）及抗折试件（100mm×100mm×400mm），振动5 min，成型后，将试件在室内静停6h，然后将试件带模移入蒸汽养护箱内进行初始养护，养护温度35±5℃，静停加初养时间24h，初养结束后试件拆模再进行最终养护，养护温度80±5℃，持续养护48h。
 养护完成后，待试件在养护箱中自然冷却至室温后，按GB/T50081-2002规定进行抗压强度与抗折强度试验，抗压强度与抗折强度均不乘折减系数。试验结果见表2：
 上述六组试验结果中，第5和6组配合比的结果符合强度与工作度要求，在强度上6组要好于5组，但考虑成本后对5组配合比进行了6次复配试验。结果见表3
 
 
表3  复配试验结果
 1 2 3 4 5 6
工作度 良好 一般 良好 良好 良好 良好
抗压强度/MPa 141.0 132.0 138.0 139.0 139.0 136.0
抗折强度/MPa 19.0 17.9 18.1 18.7 18.1 18.3

 根据试验结果最终确定的RPC130盖板的施工配合比为：水泥：石英砂：掺和料：钢纤维：减水剂：水=700：1232：210：72.8：63.7：140（单位：㎏/m3）

4. 施工的质量控制要点

 1）原材料：进场的石英砂应进行复检，其各项性能指标必须符合要求。石英砂对RPC拌和物的和易性及工作度影响较大，因此各规格的石英砂必须按最优配比分别称量，使拌和物达到最大密实度；
 对水泥的进场复检，在注意强度及安定性的同时，应注意水泥的标准稠度用水量，标准稠度用水量的变化对RPC塌落度影响很大，当标准稠度用水量增大时，单位用水量不变可以增加减水剂用量；当标准稠度用水量减小时，减水剂用量不变增加用水量。减水剂在使用同时应经常对减水率及凝结时间进行检验，并根据结果及时调整用量。
 2）拌和物：搅拌RPC前应对搅拌机的衡器进行计量检定，称量误差应严格控制在规范要求内，严格按拌和时间进行搅拌。试验室应经常检查RPC的和易性和塌落度。搅拌均匀的RPC拌和物，应在30S内卸料完毕。输送RPC拌和物的容器和分料机，应不吸水，不漏浆，并保证卸料及运输畅通。容器和分料机在冬期应有保温措施，夏季最高温度超过40℃时，应有隔热措施。
 3）搅拌均匀的RPC拌和物，入模成型振捣时间为4--5 min，使RPC混凝土充分密实。
 4）养护制度：RPC对温度的敏感度很高，温度的偏差对RPC的强度有很大影响，因此，在RPC入模成型后，必须严格按初、终养的温度规定进行养护。

【结束语】
 
 在RPC盖板的初期生产中，共进行了100多组试件的检查，其抗压强度129.0-152.0 MPa，抗折强度16.0-19.7 MPa，对实体盖板进行了30次结构性能检验，极限荷载均达到设计荷载的3.0倍以上，符合设计要求，说明所设计的RPC130配合比是成功的，可以满足设计和施工要求。

参考文献：

   〔1〕普通混凝土配合比设计规程：    JGJ55-2000
〔2〕普通混凝土力学性能试验方法：  GB/T50081-2002 
〔3〕普通混凝土拌合物性能试验方法：GB/T50080-