RPC130活性粉末混凝土在石武客专铁路工程盖板生产中的应用研究

石 磊

(中铁十九局集团有限公司，北京 100176)

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简写成RPC)是20世纪90年代由法国学者Richard等［1］研究成功的一种新型水泥基复合材料，它是由级配石英细砂、石英粉、水泥、硅灰、超塑化剂和钢纤维等组成，在凝结、硬化过程中采取适当的成型养护工艺，如加压、加热而获得。其制备原理是通过提高组份的细度与活性，优化颗粒级配并掺加微细钢纤维，使材料内部的缺陷减少，密实度增加，以获得高强度、高韧性和高耐久性［2-6］。

在石武客专河南段SWZQ-2标桥梁工程中，中铁十九局集团有限公司承接的电缆槽盖板生产任务是铺设道路长度100 km，所需产品用量折合混凝土量9 000 m3，面积360 000 m2，日产盖板制品6 600块。电缆槽盖板RPC材料的性能设计指标为抗压强度＞130 MPa、抗折强度＞18 MPa、弹性模量 ＞48 GPa，电通量 ＜40 C、抗冻性 ＞F600。为此，在综合性能指标满足设计要求的前提下，开展了有效降低生产成本及控制产品质量的研究。

1 试验概况

1.1 试验原材料

水泥:选用卫辉市天瑞水泥有限公司的P·O 42.5普通硅酸盐水泥;矿渣粉:S95级，比表面积445 m2/kg，新乡市建鸿建材有限公司生产;硅灰:三远微硅粉有限公司生产，SiO2含量92.60%，比表面积18～27 m2/g;石英砂:采用三种规格的石英砂，粒径20～40目的粗砂，40～70目的中砂，70～120目的细砂，SiO2含量≥98.12%，登封市丽晶硅石型砂厂生产;钢纤维:武汉新途工程纤维制造有限公司生产，直径0.22 mm，长径比60;高效减水剂:深圳迈地混凝土外加剂有限公司生产的PCA聚羧酸系减水剂，固含量 25.82%，减水率36.3%。

1.2 试验步骤

1)搅拌:将称好的水泥、矿渣粉、硅灰、石英砂、钢纤维倒入搅拌机中，先搅拌3 min。再将溶有高效减水剂的水倒入搅拌机再搅拌3 min。

2)成型:将RPC拌合物浇筑100 mm×100 mm×400 mm试模和100 mm×100 mm×100 mm试模中，在振动台上振动2 min。

3)养护:RPC拌合物成型后，用塑料布覆盖，放在初养室中(45℃)养护22 h后，降温2 h后拆模，再将试块放在终养室中(80℃)蒸汽养护48 h后，取出降至室温，然后按 GB/T 50081—2002进行抗折、抗压强度等相关试验。

表1 活性粉末混凝土施工配合比

1.3 活性粉末混凝土的施工配合比

活性粉末混凝土生产施工配合比见表1，其中石英砂的配制比例为粗砂∶中砂∶细纱=16∶68∶16。

2 混凝土配合比试验结果分析及盖板生产工艺控制

2.1 混凝土配合比试验结果分析

在活性粉末混凝土配合比设计试验过程中，进行了不同胶凝材料的组成研究，结果表明，硅灰掺量是影响混凝土强度的因素之一，其掺量控制在每方180～200 kg之间比较适宜。钢纤维的掺量是影响混凝土强度的又一因素，其掺量＞110 kg时混凝土抗压强度和抗折强度比较容易得到保证。石英砂的级配组成是影响混凝土强度的第三因素，其中粗砂∶中砂∶细纱为16∶68∶16时混凝土强度最佳。W/B是影响混凝土强度的第四因素，配制时W/B控制在0.145以下时比较经济合理。第五个影响因素是活性粉末混凝土含气量大小，生产时混凝土含气量控制在4%左右综合性能比较好。其实，活性粉末混凝土配合比的设计，本质上就是对上述五个主要因素之间的组成如何进行合理匹配。综合考虑到活性粉末混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能，最终盖板生产用活性粉末混凝土的施工采用了表1所示的配合比。其性能指标实测为抗压强度139.9 MPa，抗折强度19.6 MPa，弹性模量50.1 GPa，氯离子渗透性平均电通量值35.3 C，快速冻融循环600次后其质量损失仅为3.2%、相对动弹性模量为73.5%。该配合比的混凝土具有很好的可施工性能，性能指标完全达到设计要求。

2.2 盖板生产质量工艺控制分析

在电缆槽盖板实际生产中，发现盖板横向水平放置在铁架上进行初、终养护时容易在盖板表面产生白色斑点以及小垫块遗留下的暗色痕迹，影响了盖板的外观质量。其原因主要是，养护时盖板直接接触高温水蒸汽，水蒸汽中的水垢会在盖板表面结晶形成Ca(OH)2晶体，产生白色斑点;小垫块遗留下的暗色痕迹是由于垫块下面的混凝土与其它混凝土养护条件不一致造成了混凝土的水化成熟度不一致引起的。为了解决盖板表面色差不均问题，可将盖板竖向放置在铁架上，每块盖板之间留有一定的间隙便于热空气流通，最后在铁架外表面覆盖一层塑料薄膜，这样可有效解决盖板表面的色差问题。切忌在养护时将每块盖板直接用塑料薄膜包裹，这样不仅会造成很大的浪费，而且还会造成导热不良大大降低混凝土强度的不良后果。生产中还发现石英砂的组成及质量出现波动时，制造的盖板表面会出现钢纤维外露的质量问题，因此生产中一定要严格控制好石英砂的级配组成及质量。

3 结论

1)通过对硅灰掺量、钢纤维掺量、石英砂级配组成、W/B大小及混凝土含气量大小五个主要因素之间的组成进行合理匹配的设计研究，配制出了性能指标满足设计要求的活性粉末混凝土，并在石武客专河南段SWZQ-2标桥梁工程盖板的生产中得到了成功的应用，很好完成了电缆槽盖板生产面积360 000 m2，日产盖板制品6 600块的生产任务。

2)将盖板竖向放置在铁架上，铁架外表面覆盖一层塑料薄膜的养护方式可有效解决盖板表面色差不均的问题。严格控制石英砂级配组成及质量波动，可很好解决盖板表面钢纤维外露的质量问题。

［1］RICHARD P，CHEYREZY M.Composition of reactive powder concrete［J］.Cement and Concrete Research，1995，25(7):1501-1511.

［2］YAN Peiyu，FENG Jianwen.Mechanical behaviour of UHPC and UHPC filled steel tubular stub columns［C］//Proceedings of 2nd International Symposium on Ultra High Performance Concrete，2008:355-364.

［3］蒋宗全，杨忠，郭晓安，等.活性粉末混凝土配合比设计研究及生产工艺［J］.铁道建筑，2010(7):142-144.

［4］邓凯.郑西客运专线高性能混凝土拌制的监控要点［J］.铁道建筑，2008(7):109-111.

［5］许红梅，王忆宁.高性能混凝土施工质量控制措施［J］.铁道建筑，2010(1):156-158.

［6］敖长江.铁路桥梁用活性粉末混凝土人行道板及支架的制造工艺技术［J］.林业科技情报，2004，39(4):66-69.