活性粉末混凝土研究新进展

第２６卷第２期　

２００６年４月　东北电力大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｄｉａｎｌｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ　Ｖｏ１．２６．Ｎｏ．２　

Ａｐｒ．，２００６　

文章镶号：１００５—２９９２（２００６）０２一－００１０—０３　

新型活性粉末混凝土的开发与性能研究　

鞠彦忠，王　菊　

（东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林１３２０１２）　

摘　要：活性粉末混凝土是一种高性能的混凝土，现已开始进入实用阶段。在分析活性粉末混凝土　特点的基础上，采用常规材料和一般工艺来配制活性粉末混凝土，对其性能进行测试，并探讨了它在工　程方面的应用。　关键词：活性粉末混凝土；力学性能；应用　中圈分类号：ＴＵ　５２８　文献标识码：Ａ　

混凝土是现代工程结构的主要材料，也是我国今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料。传　

统的混凝土强度较低而且功能单一，已不能适应日新月异的土木工程的需要和新技术革命的挑战。因　

此．高性能混凝土的发展是混凝土发展过程中一个很重要的方面，许多学者在改善混凝土性能、开发它　

的功能等方面进行了大量的研究工作。混凝土家族成员不断壮大，其性能也日益完善，各种高强混凝土　

不断出现．以适应结构混凝土新技术的需要。活性粉末混凝土是水泥基材料中的一种新型成员．主要由　

粉末和微钢纤维构成。它是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高性能混凝土。它是通过１）用石英砂　

代替粗骨料，掺入硅灰类超细矿物粉或磨细石英粉，进一步提高密实度；２）应用高效减水剂减少用水量，　

降低孔隙率；３）掺加细钢纤维提高韧性；４）在凝固前和凝固期间加压排水，进一步提高密实度，并最大限　

度地减小混入的空气以及伴随水化反应而产生的化学收缩；５）凝固后，通过热养护进一步改善化学反应　

和微结构。以达到提高组分的细度与活性，从而获得超高强度与高耐久性。　

与普通混凝土相比较，它可以大量减少材料用量，降低建筑成本，节约资源，减少生产、运输和施工　能耗。采用超高强混凝土将对改善和保护人类环境作出巨大的贡献。本文主要对活性粉末混凝土的力　

CFRP-钢管RPC的研究现状及进展

摘要：介绍了碳纤维增强复合材料钢管活性粉末混凝土的国内外的研究现状，阐述了CFRP钢管活性粉末混凝土的承载能力、塑性和抗震性能、经济效果，探讨了CFRP钢管活性粉末混凝土在长期荷载作用下、高温环境、整体建筑结构、地震作用下应当注意的问题，为该新型结构的科研发展方向提供了参考意见。

关键词：CFRP；钢管；活性粉末混凝土；研究进展

概述

随着社会的不断发展，钢管混凝土结构已逐渐成为工程中常用的建筑结构[1]。因此，钢管混凝土的修复加固也成为日趋重要的研究方向。碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）具有轻质、抗拉强度高、耐久性好等优点，所以在土木工程领域中得到了广泛的应用，被应用于一般的民用建筑结构及桥梁、等建筑结构中。CFRP钢管活性粉末混凝土是以CFRP为外壁，内壁为钢材并向内浇筑活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC）的复合结构。CFRP钢管活性粉末混凝土既能发挥钢管混凝土和CFRP各自的优良性能，又能体现它们之间协同工作的特点。因此将CFRP钢管混凝土结构的应用对土木工程和社会的建设发展具有重大的意义。

1 CFRP钢管RPC的性能

CFRP钢管RPC集聚了钢管、RPC和CFRP三种材料的优异性能。外壁缠绕的CFRP约束了内部的钢管RPC，提升了核心混凝土的承压能力，同时钢管RPC使得碳纤维抗拉强度较高的特点得到了充分发挥。CFRP钢管RPC的性能如下：

1.1 承载能力高

核心混凝土RPC的存在可以避免薄壁钢管过早的发生局部屈曲，钢管对核心RPC起到了较强的约束作用，从而大幅度的提高其抗压强度。当钢管受到核心混凝土的径向力发生径向变形时，CFRP可以通过对钢管的环向的紧箍作用来抑制钢管的径向变形，最终达到增大核心混凝土轴压承载力的目的，大大提高了核心混凝土的承载力。

活性粉末混凝土(RPC)的发展及应用

1、前言

活性粉末商品混凝土(Reactive PowderConcrete，简称RPC)是继高强，高性能商品混凝土之后，于20世纪90年代由法国人P.Richard开发出的新型水泥基复合材料，由法国最大的营造公司一Bouygues公司的以PierreRichard为首的研究小组在1993年率先研制成功。该材料具有超高强度、超高耐久性、高韧性、良好的体积稳定性和环保性能，因此能够符合建设大跨轻型结构以及在严酷环境条件下工作的结构物的需要，成为国际工程材料领域一个新的研究热点。

RPC作为一类新型商品混凝土，不仅可获得200MPa或800MPa的超高抗压强度，而且具有30MPa～60MPa的抗折强度，有效地克服了普通高性能商品混凝土的高脆性，RPC的优越性能使其在土木、石油、核电、市政，海洋等工程及军事设施中有着广阔的应用前景。

2、RPC商品混凝土的力学特性

RPC商品混凝土按抗压强度将其分为200MPa级、500MPa级和800MPa级。200MPa级的RPC材料已在工程中应用，500MPa级尚处在试验室研究阶段，800MPa级RPc材料则处在试验室试配阶段。不同强度等级的RPC所用的原材料级配与生产工艺有较大的差异。RPC由细石英砂、水泥、水、硅灰、细钢纤维、高效减水剂等组成。与高性能商品混凝土(HPC)和普通商品混凝土不同，RPC中没有了粗骨料，从而可使材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝)减到最少，通过掺入细短钢纤维以提高韧性和体积稳定性，通过蒸汽养护来加速RPC的水化反应和改善微观结构，促进细骨料与RPC的反应，改善界面的粘结力，进而提高商品混凝土的各项性能。

3、RPC商品混凝土的优点

从工程应用角度来看，RPC商品混凝土有以下的优点： (1)原材料组成简单。RPC的原材料与普通商品混凝土基本相同，原材料来源广泛；(2)生产工艺容易实现。除了在搅拌速度、原材料的添加顺序、养护条件等按设计要求加以控制外，其它方面无特殊要求；(3)RPC可以有效地减小结构物的自重。RPC具有很高的抗压强度和抗剪强度，在结构设计中可以采用更薄的截面或具有创新性的截面形状，从而使结构自重比普通商品混凝土结构小得多；(4)可以大幅度提高结构物的耐久性。RPC材料剔除了粗骨料，减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小，其自身存在的缺陷机率减小，整个基体的缺陷也减小。RPC十分密实，孔隙率极低。它不但能够阻止放射性物质从内部泄漏，而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀。从整体上提高了体系均匀性，强度和耐久性；(5)采用RPC设计的构件，可以极大地减少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不设置箍筋；(6)RPC构件便于工厂化预制、现场拼装，使质量有保证且提高施工速度，符合工程结构发展的大方向t(7)RPC结构的高耐久性极大地减小了维护费用、延长了使用寿命，因而具有很高的性能价格比；(8)RPC材料的韧性和结构自重的减小有利于提高结构的抗震和抗冲击性能；(9)RPC的抗火性、耐火性以及抗腐蚀能力远远高于钢材。

第１２卷　２０１２住　第７期　７月　Ｖｏ１．１２　ＪｕＩＹ　Ｎｏ　７　２Ｏ１２　

活性粉末混凝土（ＲＰＣ）的工程性能及应用前景分析　

李　显，吴飞海，寿权羊，冯剑　中　

（温州大学建筑与土木工程学院，温州浙江３２５０３５）　

摘要：活性粉末混凝土（ＲＰＣ）具有高强度、高韧性和高耐久性等优良性能，在土木工程、市政建设、军事设施、　

航空工程、核电工业等诸多领域有着广阔的应用前景。文中介绍了ＲＰＣ的组分、配置原理、养护技术及国外ＲＰＣ　

的工程应用情况，对比了ＲＰＣ和普通高强混凝土、普通混凝土的力学及耐久性等性能指标，结合国内外对ＲＰＣ研　究现状，展望了其应用前景，并提出了ＲＰＣ在国内应用推广存在的问题，为ＲＰＣ进一步扩展应用提供参考。　

关键词：活性粉末混凝土（ＲＰＣ）；养护技术；力学性能；应用前景　中图分类号：ＴＵ３７８．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－７９７３（２０１２）０７－０２２５—０３　

一、前言　活性粉末混凝土（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，简称　

ＲＰＣ）最初由世界上最大的营造公司之一法国布伊格　（Ｂｏｕｙｇｕｅｓ）公司以ＰｉｅｒｒｅＲｉｃｈａｒｄ为首的研究小组在　

１　９９３年率先研发成功，是一种具有超高强、高韧性、耐久　性和体积稳定性良好的水泥基复合材料，由于增加了组分的　

细度和反应活性，因此它被称为活性粉末混凝土。　

１９９８年８月，在加拿大魁北克市召开的第一次ＲＰＣ和　高性能混凝土国际研讨会上，就ＲＰＣ的原理、性能和应用进　

行了广泛而深入的讨论，会议肯定了新型混凝土ＲＰＣ具有广　阔的应用前景ｌ１】。　

二、ＲＰＣ制备　材料的微裂缝和孔隙等缺陷越少，就可以获得由其组成　材料所决定的最大承载能力，并具有良好的耐久性。ＲＰＣ制　备措施主要有以下４个方面１０Ｉ：　

（１）除去普通混凝土中的碎石等粗骨料而用细砂代替，　使集料粒径较均匀，同时使骨料与水化水泥浆弹模比下降，　

水泥砂浆的力学性能提高。