RPC材料的突出技術(shù)性能主要表現(xiàn)在硬化體的高強(qiáng)度

1、活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，以下簡稱RPC）是繼高強(qiáng)、高性能混凝土之后，20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的超高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性、體積穩(wěn)定性良好的新型材料。它是DSP(Densified System containing ultra-fine Particles)材料與纖維增強(qiáng)材料相復(fù)合的高技術(shù)混凝土。根據(jù)其組成和熱處理方式的不同，這種混凝土的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到200MPa 至800MPa；抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到20MPa至50MPa；彈性模量為40Gpa至60Gpa；斷裂韌性高達(dá)40000J/m2，是普通混凝土的250倍，可與金屬鋁媲美；氯離子滲透性是高強(qiáng)混凝土的

2、1/25，抗?jié)B透能力極強(qiáng)；300次快速凍融循環(huán)后，試樣未受損，耐久性因子高達(dá)100%；預(yù)應(yīng)力活性粉末混凝土梁的抗彎強(qiáng)度與其自重之比接近于鋼梁。RPC在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以解決目前的高強(qiáng)與高性能混凝土抗拉強(qiáng)度不夠高、脆性大、體積穩(wěn)定性不良等缺點(diǎn)，同時還可以解決鋼結(jié)構(gòu)的投資高、防火性能差、易銹蝕等問題。RPC的強(qiáng)度等級可分為200MPa級、500MPa級和800MPa級。其中200MPa級RPC已在工程中應(yīng)用，500MPa級RPC尚處在試驗(yàn)室研究階段，800MPa級RPC則處在試驗(yàn)室試配階段。從工程應(yīng)用角度來看，活性粉末混凝土有以下的優(yōu)點(diǎn)： RPC可以有效地減輕結(jié)構(gòu)物的自重。RPC具有很高的抗壓強(qiáng)

3、度和抗剪強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以采用更薄的截面或具有創(chuàng)新性的截面形狀，從而使結(jié)構(gòu)自重比普通混凝土結(jié)構(gòu)輕得多?？梢源蠓忍岣呓Y(jié)構(gòu)物的耐久性。RPC材料減小了界面過渡區(qū)的厚度與范圍。骨料粒徑的減小，其自身存在缺陷的機(jī)率減小，整個基體的缺陷也減少。RPC十分密實(shí)，孔隙率極低，它不但能夠阻止放射性物質(zhì)從內(nèi)部泄漏，而且能夠抵御外部侵蝕性介質(zhì)的腐蝕，從整體上提高了體系均勻性、強(qiáng)度和耐久性。采用RPC設(shè)計(jì)的構(gòu)件，可以極大地減少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不設(shè)置箍筋。RPC結(jié)構(gòu)的高耐久性極大地減少或免除了維護(hù)費(fèi)用，延長了使用壽命，因而具有很高的性能價格比。RPC材料的高韌性和結(jié)構(gòu)自重的減輕有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震和

4、抗沖擊性能。RPC材料的耐高溫性、耐火性以及抗腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼材。由上述RPC材料的優(yōu)點(diǎn)可以看出，采用RPC材料可以延長結(jié)構(gòu)壽命，免除維護(hù)費(fèi)用，降低工程建設(shè)和使用的綜合造價。RPC材料的突出技術(shù)性能主要表現(xiàn)在硬化體的高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性，拌合物的良好施工性能，原材料組成的環(huán)保性能。一、力學(xué)性能RPC材料的強(qiáng)度可按抗壓強(qiáng)度分為200MPa級、500MPa級和800MPa級。200MPa級的RPC材料已在工程中應(yīng)用，500MPa級尚處在試驗(yàn)室研究階段，800MPa級RPC材料則處在試驗(yàn)室試配階段。不同強(qiáng)度等級的RPC所用的原材料與生產(chǎn)工藝有較大的差異。RPC材料同HPC相比，顯著的特點(diǎn)是強(qiáng)度

5、高、韌性大,抗拉強(qiáng)度尤為高。200MPa級RPC材料的抗壓強(qiáng)度為170-230MPa，是高強(qiáng)混凝土的2-4倍，同時具有很高的變形能力（圖1）?？拐蹚?qiáng)度為20-40MPa，是高強(qiáng)混凝土的4-6倍，摻入纖維后拉壓比可達(dá)1/6左右。圖1. RPC與高性能混凝土(HPC)抗壓強(qiáng)度應(yīng)變曲線的對比圖2.各種常用材料的斷裂能和抗彎強(qiáng)度的比較由圖2可知，該強(qiáng)度級別的RPC材料斷裂韌性高達(dá)20000-40000J/m-2,比普通混凝土與高強(qiáng)混凝土高出100倍，可與金屬鋁媲美。加拿大的工業(yè)化試驗(yàn)表明：優(yōu)選的地方材料通過混凝土攪拌車或固定攪拌機(jī)可生產(chǎn)200MPa級RPC材料。無纖維的RPC拌和物注入鋼管內(nèi)，通過90

6、蒸汽養(yǎng)護(hù)，很容易獲得300MPa的抗壓強(qiáng)度。二、耐久性能RPC材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、缺陷少，因此具有很高的耐久性。加拿大Quebec省Sherbrooke市中心的世界上第一座RPC結(jié)構(gòu)橋梁（行人/自行車橋）所用的200MPa級RPC材料耐久性試驗(yàn)表明：300次快速凍融循環(huán)(最高溫度4、最低溫度-18、溫度變化速度6/h)后，試樣未受損，耐久性因子高達(dá)100%；RPC板的50次含除冰鹽的凍融試驗(yàn)結(jié)果，重量損失率平均低于8g/M2，而Quebec省的允許標(biāo)準(zhǔn)為600g/M2，因此可忽略不計(jì)；測定的氯離子滲透性在6-9庫侖間波動，而30MPa普通混凝土的氯離子滲透性為5000庫侖、80MPa高性能混凝土

7、的氯離子滲透性為約500庫侖，由此可見它的抗?jié)B透能力非常好。我公司研究開發(fā)的RPC材料其抗?jié)B性大于P16,說明其抗?jié)B性相當(dāng)好，能有效地阻止有害介質(zhì)的侵入。600次快速凍融試驗(yàn)RPC試件的動彈性模量無損失、質(zhì)量無損失，這表明我公司開發(fā)的RPC材料具有優(yōu)秀的抗凍融能力。三、施工性能RPC拌和物不僅流動性好，而且粘聚性良好，在運(yùn)輸、澆注和搗實(shí)過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象。在窄小的模板內(nèi)和鋼筋間隙的通過性能良好，澆注后不需要振搗。四、環(huán)保性能RPC材料具有良好的環(huán)保性能。分別采用RPC材料、鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土的同等抗彎能力的工字型梁，截面尺寸如圖3所示，可見RPC材料所制成的構(gòu)件截面尺寸可等同于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。表

8、1給出了同等承載力條件下， 30MPa引氣型普通混凝土、60MPa的HPC及RPC材料的等效體積、水泥用量、生產(chǎn)水泥過程CO2排放量及骨料用量。由表1可見，同等承載力條件下RPC材料的水泥用量幾乎是普通混凝土與HPC的1/2，因此同等量水泥生產(chǎn)過程CO2排放量也只有一半左右。生產(chǎn)過程不可再生的自然資源骨料的用量RPC材料只占HPC與30MPa混凝土的1/3與1/4。圖3.RPC材料、鋼材及鋼筋混凝土在同等抗彎能力下的截面比較表1同等承載力條件下不同混凝土材料的生態(tài)性能比較 品種30 MPa引氣型混凝土60 MPa級HPC200 MPa級RPC等效體積（m3）12610033水泥用量(t)444

9、023CO2排放量(t)444023骨料用量(t)23017060RPC材料作為高技術(shù)混凝土,具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性、高抗腐蝕性、高耐凍融性及高耐水性等特點(diǎn)，其性能同普通混凝土和現(xiàn)有的高性能混凝土相比有了質(zhì)的飛躍，并且在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性方面優(yōu)于鋼材。法國Bouygues公司于1994年在美國舊金山由ACI召開的春季會議上首次公布了RPC。該材料兼具有高強(qiáng)度、高韌性、高密實(shí)性與高耐久性，在一般情況下可不配鋼筋，即可用作結(jié)構(gòu)材料，故對工程界有很大的吸引力。在19941998年期間RPC已在土建工程中初露頭角。例如，法國在一核電站的冷卻系統(tǒng)中耗用823立方米的RPC制作了2500多根尺寸不等的梁

10、，并用以制作大量核廢料儲存容器。美國CPAR計(jì)劃及法國與美國陸軍工程師團(tuán)合作生產(chǎn)的RPC制品包括：大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁、壓力管道及放射性固體廢料儲存容器。加拿大在地處惡劣環(huán)境的加拿大魁北克省Sherbrooke用RPC預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場組裝了一座供行人和自行車通行的桁架橋。該橋采用RPC材料構(gòu)件后不僅大大減輕了自重,施工極其簡便，而且大幅度提高了結(jié)構(gòu)在高濕度環(huán)境、頻繁受除冰鹽腐蝕與凍融循環(huán)作用下的耐久性能。另外,加拿大銀行系統(tǒng)利用RPC材料的高強(qiáng)度與高韌性,開始制作銀行的保險柜。利用RPC的超高強(qiáng)度和高韌性，可以替代鋼材制造薄壁制品、細(xì)長構(gòu)件，如市政橋梁和大型工業(yè)廠房的桁架、梁、屋面板、橋面板等，可

11、大大減小截面尺寸和制品自重，增加橋梁凈高和廠房使用空間。RPC與鋼管、型鋼相結(jié)合，以鋼管混凝土或勁性混凝土結(jié)構(gòu)的形式替代鋼結(jié)構(gòu)，可建造超高層建筑物，并降低工程造價。利用RPC的高抗?jié)B性能，可制造壓力管道和容器，用來作輸送油氣、腐蝕性液氣體的輸送管道和固體廢料（如核廢料等）處理容器。北京惠誠基業(yè)工程技術(shù)有限責(zé)任公司經(jīng)研究試驗(yàn)，已開發(fā)出RPC材料作為非結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用產(chǎn)品，如RPC空心板、鐵路橋梁上的人行道板、聲屏障、電纜溝槽蓋板及人行道欄桿等，大大的降低了施工難度，并解決了鋼結(jié)構(gòu)造價高、易銹蝕等問題。所開發(fā)的RPC產(chǎn)品已得到了實(shí)際工程應(yīng)用，并取得了良好的工程效果。由于其優(yōu)越的物理力學(xué)性能，使RPC在

12、交通、石油、核電、市政、海洋等工程及軍事設(shè)施方面有著廣闊的應(yīng)用前景。目前,RPC已成為國際工程材料領(lǐng)域一個新的發(fā)展熱點(diǎn)。1998年8月在Sherbrooke召開的高性能混凝土與活性粉末混凝土國際研討會上，就RPC的原理、性能和應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的討論。北京惠誠基業(yè)工程技術(shù)有限責(zé)任公司研究開發(fā)的200MPa級活性粉末混凝土。通過試驗(yàn)優(yōu)選目前常用的國內(nèi)混凝土原材料，結(jié)合常規(guī)的攪拌與熱養(yǎng)護(hù)工藝已制備出高性能活性粉末混凝土。并進(jìn)行了材料綜合性能的測試與基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。目前正致力于開發(fā)適用于高耐久性壓力管道、橋梁、軌道結(jié)構(gòu)、房建結(jié)構(gòu)的各種活性粉末混凝土構(gòu)件。實(shí)驗(yàn)室配制RPC材料的基本性能試驗(yàn)結(jié)果 項(xiàng)目抗壓強(qiáng)度（Mpa）抗彎強(qiáng)度(Mpa)彈性模量 （Gpa） 表觀密度（Kg/m3）坍落度 （mm）3d 28d 3d 28d 結(jié)果169.4168.6 18.420.646.