骨料级配对RPC盖板质量的影响

孙振华

本文主要讲了RPC活性粉末混凝土生产过程中通过调整骨料级配的方法优化混凝土配合比，不仅有效改善拌合物的工作性能和力学性能，而且是解决RPC盖板出现的钢纤维外露、边角脱落、表面麻面等外观质量问题的有效途径。

前言

活性粉末混凝土（Reactive Power Concrete，简写成RPC）是二十世纪90年代由法国学者Richard等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（不含粗骨料）、水泥、石英粉、硅灰、超塑化剂和钢纤维等组成，在凝结、硬化过程中可采取适当的成型养护工艺，如加压、加热而获得。生产RPC盖板所用拌合物要求抗压强度≥130MPa、抗折强度≥18MPa、弹性模量≥48GPa、氯离子渗透量<40C、抗冻等级>F600、坍落度≤180mm。在实际生产出来的RPC拌合物工作性能、盖板强度常常不满足设计要求并且盖板表面容易出现边角容易脱落，钢纤维外露； 盖板弯曲变形，表面气泡多，四周面出现麻面等外观质量问题。本文通过改变活性粉末混凝土骨料级配的方法尝试改进RPC盖板的外观质量，并取得了预期的效果，合理的骨料级配同时提高活性粉末混凝土的工作性能和强度。

试验概况

1.试验原材料

水泥：邯郸市太行山P.O42.5普通硅酸盐水泥；矿渣粉（S95级，比表面积460m2/kg）；粉煤灰（Ⅰ级）；硅灰（山东明蓝硅粉，SiO2含量94.5%，比表面积20～25m2/g）；石英砂（使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≥98.35%，河北泽通石英砂）；钢纤维（天津路桥，直径0.2mm，长径比60～70）；高效减水剂（聚羧酸系减水剂，固含量为46.36%，减水率29.5%）

2.试验步骤

（1） 搅拌：将称好的硅灰、水泥、石英砂、矿粉、粉煤灰、钢纤维倒人搅拌机中，先搅拌3min，再将溶有高效减水剂的水倒人搅拌机再继续搅拌3min。

（2） 成型：将RPC拌合物浇注100mm×100mm×400mm模和100mm×100mm×100mm三联模中，在振动台上振动2min。

（3） 养护：RPC拌和物成型后，用塑料布覆盖，放在初养室中（45℃）养护22h后，降温2小时后拆模，将试块放在终养室中（80℃）蒸汽养护72 h时，取出降至室温，然后进行强度试验。

（4） 强度实验：对经过初养和终养到达龄期的试件，按GB/T 50081-2002进行抗折、抗压强度测定。

活性粉末混凝土配合比设计及盖板外观结果分析

1.不同骨料级配对活性粉末混凝土工作性能影响的研究

本试验通过设计五种石英砂级配 （A1：粗砂；A2：中砂；A3：细砂；A4：粗砂+中砂；A5：粗砂+中砂+细砂），采用一个混凝土配合比，对比研究最佳石英砂级配方案。混凝土配合比为：水泥700kg；矿粉70kg；粉煤灰70kg；硅灰180kg；石英砂1120kg；钢纤维120kg；减水剂2.0%；水160mL。拌合后的混凝土塌落度分别为：A1为 190mm；A2为183mm； A3为165mm； A4为180mm； A5为172mm。

根据RPC盖板暂行技术条件规定RPC拌合物坍落度≤180mm，A3、A4、A5均能满足要求，但A3拌合物较稠在RPC盖板模具中成型相对困难。因此，合理的石英砂级配能够改善RPC拌合物的工作性能。

2.不同骨料级配对活性粉末混凝土力学性能影响的研究

在水灰比相同的情况下，对比五种石英砂级配对RPC活性粉末混凝土力学性能的影响。强度分别为：A1抗压124抗折16.4；A2抗压126抗折16.8；A3抗压132抗折17.5；A4抗压130抗折17.2；A5抗压138抗折19.4（单位：MPa）。

以上试验结果可以看出砂的级配的不同对RPC活性粉末混凝土强度影响较大，从A1～A5强度逐渐增大，由此可以得出结论：石英砂级配为粗砂+中砂+细砂时RPC活性粉末混凝土强度最高，这主要是颗粒间的孔隙及混凝土的孔隙率变化所致。活性粉末混凝土的孔隙率主要取决于石英砂紧密堆积的空隙率大小，石英砂粒径越大堆积产生的孔隙率越大，活性粉末混凝土内部的孔隙越大，而连续粒径石英砂比单粒径石英砂而言，石英砂堆积所产生的空隙率较小，因此采用连续级配的石英砂所配制的混凝土孔隙率也较小，强度也较高。

3.不同骨料级配对RPC盖板外观质量的影响

对比五种石英砂级配对RPC盖板外观质量影响，：外观质量分别为：A1钢纤维外露、边角脱落；A2表面气泡多、钢纤维裸露；A3弯曲变形、边角脱落；A4表面蜂窝麻面；A5表面较平整、光滑。由此断定，由粗、中、细三种不同粒级以一定比例合理组合的石英砂配制出的RPC结构更为致密，表面更加光滑。

结论

（1）连续级配比单一级配的的石英砂配制出来的活性粉末混凝土具有较高的力学性能。

（2）使用连续级配石英砂拌合的活性粉末混凝土更能容易满足施工要求的工作性能和状态。

（3）石英砂级配的合理控制是解决盖板边角脱落，钢纤维外露； 盖板弯曲变形，表面气泡多，四周面麻面的有效途径。

（作者单位：河北省保定市满城县润达混凝土搅拌有限公司）