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中图分类号： TU528 文献标识码：A 文章编号：
本文进行了25组(每组3个试块)边长为100mm的立方体试件试验。针对广州地区的原材料，分析材料的配合比、石英石的目数和减水剂对活性粉末混凝土流动度、抗压强度的影响；分析干热养护对RPC抗压性能的影响，并对它的破坏形态、破坏机理作进一步的的探讨。
1 活性粉末混凝土材料的选用
在广州地方材料调研的基础上，选择配制活性粉末混凝土所需的水泥、硅灰、石英粉、细砂、高效减水剂等原材料。
1、金羊牌P.O42.5R（旋窑）水泥。
2、广州广一大气治理工程有限公司提供的的硅灰，平均粒径为0.1μm。
3、广东省江门市蓬江区强力建材有限公司提供的QL—PC5聚羧酸系高性能减水剂。
4、从化市吕田丰硕石料厂生产的的石英粉，平均粒径为38μm。
5、从化市吕田丰硕石料厂生产的三种不同级配的石英砂，第一种是16目～30目（即550µm～1000µm），第二种是30目～60目（即250µm～550µm），第三种是80目～100目（即150µm～180µm）。
2 RPC的配制试验
2.1 RPC配合比的确定
文献[1]根据RPC活性混合掺料的相互作用机理，提出了活性粉末混凝土的试验基准配合比：水泥：硅灰：磨细石英粉=1：0.25：0.37；并在试验基准配合比的基础上，根据当时试验的原材料，经过反复的试验，最后确定了配置RPC的最佳水胶比为0.22。表1为其试验的配合比及试验结果。
表1文献[1]RPC配合比
注：表中试验采用P.O42.5“建福牌”水泥、FDN 高效减水剂、遵义铁合金有限公司生产硅灰、福建省科达陶瓷原料有限公司生产的石英粉、闽江河沙，成分指标见文献[1].。
从表1可以看出，B~E系列分别确定了细砂、减水剂、硅灰和石英粉、水泥和粉煤灰的最优掺量，而从A系列看出RPC的抗压强度并不是随着水胶比的减小而一直地增大的。水胶比在0.22时试件的抗压强度出现了峰值（152.60MPa），而水胶比到了0.21时，强度就有下降的趋势，从水胶比0.21的抗压强度147.40降到水胶比最低（0.19）时的抗压强度140.89MPa。这可能是由于在水胶比较低时，RPC拌合物的粘性很大（流动度极小），在振捣过程中不容易密实，从试块的破坏断面也可以看出，这几组试块中有较多的气孔存在，影响了RPC的抗压强度。这说明，文献[1]试验用FDN高效减水剂来配制RPC时水胶比不能做到很低。影响了RPC强度进一步地提高。
文献[1]在文献[2]基准配合比的基础上，对材料的选取（特别是减水剂）、配制工艺流程等都做了一些改进，其试验结果表明：在相同的水胶比下，增大硅灰与石英粉比例的值，虽然RPC的强度并没有很大的提高，但对RPC的流动性却有很的的改善。水胶比为0.18的RPC在热水养护下的抗压强度高于其它水胶比的相应抗压强度。当水胶比大于0.18时，RPC抗压强度有随水胶比逐渐降低（即从0.22降到0.18）而增高的趋势，当水胶比小于0.18时，强度的发展趋势却相反。因此，在配制RPC时不应该一味地追求低水胶比，而应该综合考慮水胶比和RPC对模具的可填充性，在此基础上选择最佳的水胶比，以达到较高的强度。从以上的分析来看，对于文献[2]中的原材料，最佳的水胶比为0.18。同样水胶比对于RPC 的流动性的影响是明显的，即流动性随着水胶比的降低而降低。
综合上述文献[1]和文献[2]的研究结果，本文采用水泥：硅灰：磨细石英粉：细砂=1：0.3：0.32：1.1为试验基准配合比，从施工工艺、原材料的选用、水胶比和流动度，养护条件等四个方面探讨并改进得出适合广州本地材料使用的配合比。
2.2 细砂级配的选用
本文基本确定水泥：硅灰：磨细石英粉：细砂=1：0.3：0.32：1.1为试验基准配合比，但由于石英砂采用的是标准砂，而标准砂从粒径大小来看在RPC中相当于普通混凝土的粗骨料，所以标准砂的不同级配对RPC抗压强度影响很大。按照颗粒级配理论，本文选用了三种标准砂，砂1：16目～30目（即550µm～1000µm），砂2：30目～60目（即250µm～550µm），砂3：80目～100目（即150µm～180µm），按表2配合比制作试件，3天龄期常温养护，研究了在相同配合比下不同标准砂的混掺对RPC的抗压强度和流动度的影响。
从表2可看出，掺入砂1配制的RPC无论是流动度还是抗压强度都比掺入砂3配制的RPC好，而砂1的掺入比例在提高到一定幅度后，抗压强度和流动度变化不大，考虑RPC的最大密实性原理和颗粒级配理论，故本文试验细砂采用A5的混掺方式。
表2 标准砂对常温养护RPC性能的影响
2.3 水胶比和减水剂掺量对RPC抗压强度的影响
RPC由于骨料的最大粒径和所占比例都减小了，骨料在混凝土体内成了分散相，其体内匀质性的提高，因而浆体的质量直接决定混凝土的性能。RPC是由水泥以及火山灰质材料等多种细颗粒组成，其用水量的多少，直接决定着水泥的水化和火山材料的火山灰效应的发挥，最终影响到硬化后混凝土性能。因此，水胶比对RPC起着至关重要的作用。高效减水剂是配制高性能混凝土不可缺少的组分之一，它能够使混凝土在低的水胶比下获得所需工作性；高效减水剂另外一个重要功能就是对硬化混凝土性能的改善作用。高效减水剂掺量的不同，其对混凝土性能的改善效果也不同。RPC中，粉末材料用量大，且比表面大，高效减水剂的选择尤为重要。文献[1]中的原材料，最佳的水胶比为0.22，文献[2]中的原材料，最佳的水胶比为0.18高效减水剂的最优掺量为2.5%～3%。由于本文原材料选用的不同，故按表1配合比制作试件，其中B系列为3天龄期常温养护；C系列为3天龄期干热养护2小时；研究水胶比和减水剂掺量变化对RPC抗压强度的影响。试验结果见表3。
表3 水胶比和减水剂对RPC性能的影响
由B1和B2、B4和B5可看出减水剂掺量的降低可使抗压强度增加，试验过程中还发现，虽然B2的减水剂掺入量比B1的小，但其流动性却也有细微的增长，可以自动流平，在振动过程中气泡不断从拌合物中逸出，说明高效减水剂的掺量具有饱和性，即当减水剂掺量超过某个值时，会导致浆体黏度增大，浆体中包裹的气泡不易排出，从而使RPC的流动度降低。
由B2～B4可看出RPC的抗压强度也是随着水胶比的减小而增加的，在水胶比由高到低变化时，拌合物的黏稠度增大，温度低时甚至不能自行流动，但是经充分振捣后依然可以浇筑成型，并且也具有较好的密实度，而在水胶比达到0.18时，搅拌相当困难，而且经振动台和振动棒双重振动下勉强浇筑成型，虽然抗压强度相对于水胶比0.20时候的64.30MPa增加到66.70MPa，但流动性不能达到很好的满足。因此，在配制RPC时不应该一味地追求低水胶比，而应该综合考虑水胶比和RPC对模具的可填充性，而且本次试验的后续阶段是浇筑RPC短柱，对流动性有一定的要求才能保证振动密实。
C类干热养护2小时的试件得出的抗压强度规律和标准养护强度规律基本相同。C2（水胶比0.20）比C1（水胶比0.22）抗压强度提高6.6%；C3（水胶比0.18）比C2抗压强度提高4.8%，证明抗压强度的增加速度随着水胶比的减少而减少。对于本次试验中的原材料，选择水胶比为0.20，高效减水剂的最优掺量为2.5%。
2.4 干热养护时间对RPC抗压强度的影响
本次试验采用200℃干热养护，在干热养护后冷却到室温再测定3天龄期强度，具体养护方式分为三种，试验结果如表4所示。
表4 干热养护时间对RPC性能的影响
对于D2（干热养护4小时）3天龄期的试件，其抗压强度为143.1MPa，相对D1提高了和D3中是最高的。D2比D1（干热养护2小时）抗压强度提高7.5%；D2比D3（干热养护8小时）抗压强度提高9.3%。干热时间太短令RPC的水化物生成量及硅灰消耗量没有得到足够的增长，火山灰反应没有得到充分发展，以致抗压强度没有得到更有效的增加；而干热时间太长会令RPC内部出现细微的开裂和边角崩裂现象，以致RPC脆性增加，强度倒缩。这表明干热养护中存在一个时间,使RPC的抗压强度达到峰值，因此本文试验干热养护的试件如无特别说明均采用干热养护4小时的处理方式。
3 本文总结
1．抗压强度并非一直随着水胶比的降低而线性增长，考虑到施工工艺，本文选取0.2为RPC的水胶比。
2．干热养护的时间对强度有一定的影响，试验得出，4小时的养护效果最好。
3．基于上述试验，使用广州本地材料的RPC配合比为水泥：硅灰：磨细石英粉：细砂=1：0.3：0.32：1.1；减水剂的掺量为2.5%。
参考文献
[1] 何雁斌. 活性粉末混凝土（RPC）的配制技术与力学性能试验研究[D] .福州：福州大学，2003.
[2] 林震宇. 圆钢管RPC轴压柱受力性能研究[D] .福州：福州大学，2003.
[3] GB2419-81，水泥胶砂流动度测定方法[S] .
[4] GB/T17671-1999，水泥胶砂强度检验方法（ISO）法[S] .
[5] 曹峰，覃维祖. 超高性能纤维增强混凝土初步研究[J] .工业建筑，1999, 29(6):42-44.
[6] 何峰，黄政宇. 200~300MPa活性粉末混凝土（RPC）的配制技术研究[J] .混凝土与水泥制品，2000, (4) :3-7.
[7] 龙广成，谢友均，陈瑜. 养护条件对活性粉末混凝土（RPC200）强度的影响[J] .混凝土与水泥制品，2001, (3) :15-16.
[8] GB8077-87，混凝土外加剂匀质性试验方法[S].
[9] GB/T50081-2002，普通混凝土力學性能试验方法标准[S] .
[10] 陈肇元,朱金铨,吴佩刚. 高强混凝土及其应用[M] .北京:清华大学出版社, 1992.
[11] 许锦峰. 高强混凝土应力－应变全曲线的试验研究[C] .约束与普通混凝土强度理论及应用学术讨论会论文集,1987.10 :187-195.
[12] 王志军,蒲心诚.超高强混凝土单轴受压性能及应力应变曲线的试验研究[J] .重庆建筑大学学报，2000, (5):27-33.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
本文进行了25组(每组3个试块)边长为100mm的立方体试件试验。针对广州地区的原材料，分析材料的配合比、石英石的目数和减水剂对活性粉末混凝土流动度、抗压强度的影响；分析干热养护对RPC抗压性能的影响，并对它的破坏形态、破坏机理作进一步的的探讨。
1 活性粉末混凝土材料的选用
在广州地方材料调研的基础上，选择配制活性粉末混凝土所需的水泥、硅灰、石英粉、细砂、高效减水剂等原材料。
1、金羊牌P.O42.5R（旋窑）水泥。
2、广州广一大气治理工程有限公司提供的的硅灰，平均粒径为0.1μm。
3、广东省江门市蓬江区强力建材有限公司提供的QL—PC5聚羧酸系高性能减水剂。
4、从化市吕田丰硕石料厂生产的的石英粉，平均粒径为38μm。
5、从化市吕田丰硕石料厂生产的三种不同级配的石英砂，第一种是16目～30目（即550µm～1000µm），第二种是30目～60目（即250µm～550µm），第三种是80目～100目（即150µm～180µm）。
2 RPC的配制试验
2.1 RPC配合比的确定
文献[1]根据RPC活性混合掺料的相互作用机理，提出了活性粉末混凝土的试验基准配合比：水泥：硅灰：磨细石英粉=1：0.25：0.37；并在试验基准配合比的基础上，根据当时试验的原材料，经过反复的试验，最后确定了配置RPC的最佳水胶比为0.22。表1为其试验的配合比及试验结果。
表1文献[1]RPC配合比
注：表中试验采用P.O42.5“建福牌”水泥、FDN 高效减水剂、遵义铁合金有限公司生产硅灰、福建省科达陶瓷原料有限公司生产的石英粉、闽江河沙，成分指标见文献[1].。
从表1可以看出，B~E系列分别确定了细砂、减水剂、硅灰和石英粉、水泥和粉煤灰的最优掺量，而从A系列看出RPC的抗压强度并不是随着水胶比的减小而一直地增大的。水胶比在0.22时试件的抗压强度出现了峰值（152.60MPa），而水胶比到了0.21时，强度就有下降的趋势，从水胶比0.21的抗压强度147.40降到水胶比最低（0.19）时的抗压强度140.89MPa。这可能是由于在水胶比较低时，RPC拌合物的粘性很大（流动度极小），在振捣过程中不容易密实，从试块的破坏断面也可以看出，这几组试块中有较多的气孔存在，影响了RPC的抗压强度。这说明，文献[1]试验用FDN高效减水剂来配制RPC时水胶比不能做到很低。影响了RPC强度进一步地提高。
文献[1]在文献[2]基准配合比的基础上，对材料的选取（特别是减水剂）、配制工艺流程等都做了一些改进，其试验结果表明：在相同的水胶比下，增大硅灰与石英粉比例的值，虽然RPC的强度并没有很大的提高，但对RPC的流动性却有很的的改善。水胶比为0.18的RPC在热水养护下的抗压强度高于其它水胶比的相应抗压强度。当水胶比大于0.18时，RPC抗压强度有随水胶比逐渐降低（即从0.22降到0.18）而增高的趋势，当水胶比小于0.18时，强度的发展趋势却相反。因此，在配制RPC时不应该一味地追求低水胶比，而应该综合考慮水胶比和RPC对模具的可填充性，在此基础上选择最佳的水胶比，以达到较高的强度。从以上的分析来看，对于文献[2]中的原材料，最佳的水胶比为0.18。同样水胶比对于RPC 的流动性的影响是明显的，即流动性随着水胶比的降低而降低。
综合上述文献[1]和文献[2]的研究结果，本文采用水泥：硅灰：磨细石英粉：细砂=1：0.3：0.32：1.1为试验基准配合比，从施工工艺、原材料的选用、水胶比和流动度，养护条件等四个方面探讨并改进得出适合广州本地材料使用的配合比。
2.2 细砂级配的选用
本文基本确定水泥：硅灰：磨细石英粉：细砂=1：0.3：0.32：1.1为试验基准配合比，但由于石英砂采用的是标准砂，而标准砂从粒径大小来看在RPC中相当于普通混凝土的粗骨料，所以标准砂的不同级配对RPC抗压强度影响很大。按照颗粒级配理论，本文选用了三种标准砂，砂1：16目～30目（即550µm～1000µm），砂2：30目～60目（即250µm～550µm），砂3：80目～100目（即150µm～180µm），按表2配合比制作试件，3天龄期常温养护，研究了在相同配合比下不同标准砂的混掺对RPC的抗压强度和流动度的影响。
从表2可看出，掺入砂1配制的RPC无论是流动度还是抗压强度都比掺入砂3配制的RPC好，而砂1的掺入比例在提高到一定幅度后，抗压强度和流动度变化不大，考虑RPC的最大密实性原理和颗粒级配理论，故本文试验细砂采用A5的混掺方式。
表2 标准砂对常温养护RPC性能的影响
2.3 水胶比和减水剂掺量对RPC抗压强度的影响
RPC由于骨料的最大粒径和所占比例都减小了，骨料在混凝土体内成了分散相，其体内匀质性的提高，因而浆体的质量直接决定混凝土的性能。RPC是由水泥以及火山灰质材料等多种细颗粒组成，其用水量的多少，直接决定着水泥的水化和火山材料的火山灰效应的发挥，最终影响到硬化后混凝土性能。因此，水胶比对RPC起着至关重要的作用。高效减水剂是配制高性能混凝土不可缺少的组分之一，它能够使混凝土在低的水胶比下获得所需工作性；高效减水剂另外一个重要功能就是对硬化混凝土性能的改善作用。高效减水剂掺量的不同，其对混凝土性能的改善效果也不同。RPC中，粉末材料用量大，且比表面大，高效减水剂的选择尤为重要。文献[1]中的原材料，最佳的水胶比为0.22，文献[2]中的原材料，最佳的水胶比为0.18高效减水剂的最优掺量为2.5%～3%。由于本文原材料选用的不同，故按表1配合比制作试件，其中B系列为3天龄期常温养护；C系列为3天龄期干热养护2小时；研究水胶比和减水剂掺量变化对RPC抗压强度的影响。试验结果见表3。
表3 水胶比和减水剂对RPC性能的影响
由B1和B2、B4和B5可看出减水剂掺量的降低可使抗压强度增加，试验过程中还发现，虽然B2的减水剂掺入量比B1的小，但其流动性却也有细微的增长，可以自动流平，在振动过程中气泡不断从拌合物中逸出，说明高效减水剂的掺量具有饱和性，即当减水剂掺量超过某个值时，会导致浆体黏度增大，浆体中包裹的气泡不易排出，从而使RPC的流动度降低。
由B2～B4可看出RPC的抗压强度也是随着水胶比的减小而增加的，在水胶比由高到低变化时，拌合物的黏稠度增大，温度低时甚至不能自行流动，但是经充分振捣后依然可以浇筑成型，并且也具有较好的密实度，而在水胶比达到0.18时，搅拌相当困难，而且经振动台和振动棒双重振动下勉强浇筑成型，虽然抗压强度相对于水胶比0.20时候的64.30MPa增加到66.70MPa，但流动性不能达到很好的满足。因此，在配制RPC时不应该一味地追求低水胶比，而应该综合考虑水胶比和RPC对模具的可填充性，而且本次试验的后续阶段是浇筑RPC短柱，对流动性有一定的要求才能保证振动密实。
C类干热养护2小时的试件得出的抗压强度规律和标准养护强度规律基本相同。C2（水胶比0.20）比C1（水胶比0.22）抗压强度提高6.6%；C3（水胶比0.18）比C2抗压强度提高4.8%，证明抗压强度的增加速度随着水胶比的减少而减少。对于本次试验中的原材料，选择水胶比为0.20，高效减水剂的最优掺量为2.5%。
2.4 干热养护时间对RPC抗压强度的影响
本次试验采用200℃干热养护，在干热养护后冷却到室温再测定3天龄期强度，具体养护方式分为三种，试验结果如表4所示。
表4 干热养护时间对RPC性能的影响
对于D2（干热养护4小时）3天龄期的试件，其抗压强度为143.1MPa，相对D1提高了和D3中是最高的。D2比D1（干热养护2小时）抗压强度提高7.5%；D2比D3（干热养护8小时）抗压强度提高9.3%。干热时间太短令RPC的水化物生成量及硅灰消耗量没有得到足够的增长，火山灰反应没有得到充分发展，以致抗压强度没有得到更有效的增加；而干热时间太长会令RPC内部出现细微的开裂和边角崩裂现象，以致RPC脆性增加，强度倒缩。这表明干热养护中存在一个时间,使RPC的抗压强度达到峰值，因此本文试验干热养护的试件如无特别说明均采用干热养护4小时的处理方式。
3 本文总结
1．抗压强度并非一直随着水胶比的降低而线性增长，考虑到施工工艺，本文选取0.2为RPC的水胶比。
2．干热养护的时间对强度有一定的影响，试验得出，4小时的养护效果最好。
3．基于上述试验，使用广州本地材料的RPC配合比为水泥：硅灰：磨细石英粉：细砂=1：0.3：0.32：1.1；减水剂的掺量为2.5%。
参考文献
[1] 何雁斌. 活性粉末混凝土（RPC）的配制技术与力学性能试验研究[D] .福州：福州大学，2003.
[2] 林震宇. 圆钢管RPC轴压柱受力性能研究[D] .福州：福州大学，2003.
[3] GB2419-81，水泥胶砂流动度测定方法[S] .
[4] GB/T17671-1999，水泥胶砂强度检验方法（ISO）法[S] .
[5] 曹峰，覃维祖. 超高性能纤维增强混凝土初步研究[J] .工业建筑，1999, 29(6):42-44.
[6] 何峰，黄政宇. 200~300MPa活性粉末混凝土（RPC）的配制技术研究[J] .混凝土与水泥制品，2000, (4) :3-7.
[7] 龙广成，谢友均，陈瑜. 养护条件对活性粉末混凝土（RPC200）强度的影响[J] .混凝土与水泥制品，2001, (3) :15-16.
[8] GB8077-87，混凝土外加剂匀质性试验方法[S].
[9] GB/T50081-2002，普通混凝土力學性能试验方法标准[S] .
[10] 陈肇元,朱金铨,吴佩刚. 高强混凝土及其应用[M] .北京:清华大学出版社, 1992.
[11] 许锦峰. 高强混凝土应力－应变全曲线的试验研究[C] .约束与普通混凝土强度理论及应用学术讨论会论文集,1987.10 :187-195.
[12] 王志军,蒲心诚.超高强混凝土单轴受压性能及应力应变曲线的试验研究[J] .重庆建筑大学学报，2000, (5):27-33.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。