活性粉末混凝土（RPC）及其應用

簡介： RPC是活性粉末混凝土的簡稱，是新近開發(fā)出來的一種超高強、高韌性、極低滲透性的新型混凝土。它克服了高強混凝土（HSC）抗彎拉強度不高，因配筋增強所帶來的施工澆注困難、混凝土的開裂等特點，是根據最少缺陷原理而配制的具有超高力學性能和耐久性的新型混凝土，有廣闊的應用前景。    

 技術指標   RPC的抗壓強度是HSC的3倍（RPC200）到12倍（RPC800），抗折強度達50~60Mpa，是HSC的10倍。其斷裂能達30000J/M2（鋼的斷裂能為105J/M2，普通混凝土NC的斷裂能只有130J/M2），所以，PRC具有優(yōu)良的韌性。同時，PRC具有極小的孔隙率，滲透性非常低，具有超高的耐久性。其氯離子擴散系數(shù)僅為0.02×10-12m2.s-1，而HSC和NC分別為0.6×10-12m2.s-1和1.1×10-12m2.s-1。RPC具有極好的耐磨性能，其磨耗系數(shù)為1.3，而HSC和NC分別為2.8和4.0。  

實施條件,市場前景：  因rpc具有極高的抗壓抗折強度，在工程應用時，可以有效地減少結構自重，節(jié)省工程的綜合造價。

rpc具有極高的抗剪強度，在梁的設計中可減少或完全去除輔助配筋，從而設計更薄的截面和更具創(chuàng)新性的截面形狀。

rpc優(yōu)越的性能使其在市政、石油、核電、海洋等工程及軍事設施亦有廣闊的應用前景。

prc的滲透性極低，是制備新一代核廢料儲存容器的理想材料；由于prc良好的耐磨性和低滲透性，它還可以用于生產各種耐腐蝕的壓力管和排水管道。     

活性粉末混凝土簡介      

活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，以下簡稱RPC）是繼高強、高性能混凝土之后20世紀90年代開發(fā)出的超高強度、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)材料與纖維增強材料相復合的高技術混凝土。根據其組成和熱處理方式的不同，這種混凝土的抗壓強度可以達到200MPa 至800MPa；抗拉強度可以達到20MPa至50MPa；彈性模量為40Gpa至60Gpa；斷裂韌性高達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混凝土的1/25，抗?jié)B透能力極強；300次快速凍融循環(huán)后，試樣未受損，耐久性因子高達100%；預應力活性粉末混凝土梁的抗彎強度與其自重之比接近于鋼梁。

RPC在工程結構中的應用可以解決目前的高強與高性能混凝土抗拉強度不夠高、脆性大、體   積穩(wěn)定性不良等缺點，同時還可以解決鋼結構的投資高、防火性能差、易銹蝕等問題RPC的強度等級可分為200MPa級、500MPa級和800MPa級。其中200MPa級RPC已在工程中應用，500MPa級RPC尚處在試驗室研究階段，800MPa級RPC則處在試驗室試配階段。      從工程應用角度來看，活性粉末混凝土有以下的優(yōu)點：       

⑴ RPC可以有效地減輕結構物的自重。RPC具有很高的抗壓強度和抗剪強度，在結構設計中可以 采用更薄的截面或具有創(chuàng)新性的截面形狀，從而使結構自重比普通混凝土結構輕得多。      

⑵可以大幅度提高結構物的耐久性。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率減小，整個基體的缺陷也減少。RPC十分密實，孔隙率極低，它不但能夠阻止放射性物質從內部泄漏，而且能夠抵御外部侵蝕性介質的腐蝕，從整體上提高了體系均勻性、強度和耐久性。     

⑶采用RPC設計的構件，可以極大地減少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不設置箍筋。       ⑷RPC結構的高耐久性極大地減少或免除了維護費用，延長了使用壽命，因而具有很高的性能價格比。       

⑸RPC材料的高韌性和結構自重的減輕有利于提高結構的抗震和抗沖擊性能。      

⑹RPC材料的耐高溫性、耐火性以及抗腐蝕能力遠遠高于鋼材。       

由上述RPC材料的優(yōu)點可以看出，采用RPC材料可以延長結構壽命，免除維護費用，降低工程建設和使用的綜合造價。

RPC材料技術性能      

RPC材料的突出技術性能主要表現(xiàn)在硬化體的高強度、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。  

力學性能   RPC材料的強度可按抗壓強度分為200MPa級、500MPa級和800MPa級。200MPa級的RPC材料已在工 程中應用，500MPa級尚處在試驗室研究階段，800MPa級RPC材料則處在試驗室試配階段。

不同強度等 級的RPC所用的原材料與生產工藝有較大的差異。

RPC材料同HPC相比，顯著的特點是強度高、韌性大 ,抗拉強度尤為高。200MPa級RPC材料的抗壓強度為170-230MPa，是高強混凝土的2-4倍，同時具有很 高的變形能力。

抗折強度為20-40MPa，是高強混凝土的4-6倍，摻入纖維后拉壓比可達1/6左右。       

該強度級別的RPC材料斷裂韌性高達20000-40000J/m-2,比普通混凝土與高強混凝土高出100倍，可與金屬鋁媲美.加拿大的工業(yè)化試驗表明：優(yōu)選的地方材料通過混凝土攪拌車或固定攪拌機可生產200MPa級RPC材料。  

耐久性能      

RPC材料內部結構致密、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結構橋梁（行人/自行車橋）所用的200MPa級RPC材料耐久性試驗表明：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100%；RPC板的50次含除冰鹽的凍融試驗結果，重量損失率平均低于8g/M2，而Quebec省的允許標準為600g/M2，因此可忽略不計；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，能有效地阻止有害介質的侵入。600次快速凍融試驗RPC試件的動彈性模量無損失、質量無損失。  

施工性能       

RPC拌和物不僅流動性好，而且粘聚性良好，在運輸、澆注和搗實過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象。在窄小的模板內和鋼筋間隙的通過性能良好，澆注后不需要振搗。  

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、鋼結構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材料所制成的構件截面尺寸可等同于鋼結構構件。表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過程CO2排放量也只有一半左右。生產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。