活性粉末混凝土的研究与应用进展

活性粉末混凝土（RPC）是一种具有高强度、高耐久性及良好韧性的新型水泥基复合材料，具有广阔的研究与应用前景。本文介绍了RPC的配制原理和基本性能，概述了RPC的制备技术、力学性能和RPC构件的设计理论及方法的研究进展以及RPC材料的工程应用情况，对研究中存在的不足与亟待解决的问题进行了分析。     

水泥浆体性能对再生骨料透水混凝土成型和透水性能的影响

利用减水剂调整水泥净浆流动度,研究了再生骨料透水混凝土(RPC)在理论容重的情况下,流动度和目标孔隙率(15%、20%、25%)对RPC的影响,主要研究水泥浆体性能(流动性、粘聚性)对RPC成型方法和透水性能(孔隙率、透水性能)的影响。结果表明:随着减水剂掺量的增加,新拌水泥浆体的流动度不断提高,粘度不断降低;RPC成型时振动时间不断减少;有效孔隙率在相同质量情况下变化不大;流动度在70～230 mm的范围内,随着流动度的增加,目标孔隙率15%的RPC透水系数不断降低直至无法透水,目标孔隙率20%的RPC透水系数先增加后降低,目标孔隙率25%的RPC系数不断增加,并得出了RPC成型的有效流动度范围。     

颗粒分布对活性粉末混凝土性能及微观结构影响

从活性粉末混凝土(RPC)原材料的粒径分布来研究颗粒堆积物的密实度,并通过量热分析、X射线衍射、扫描电镜等手段研究了RPC的水化速度、水化产物及微观结构。分析了RPC的性能与原材料的粒径分布和微观结构之间的关系,并用“中心质假说”对其高强、高韧性机理进行探讨。由图象分析可知,RPC原材料的比例及颗粒度符合密实堆积原理,堆积物的孔隙率达到最小;差示扫描量热分析表明,RPC的水化反应速度很快,主要的水化过程集中在较短时间内;扫描电镜及X衍射试验表明,RPC硬化体的结构非常致密,主要由一些不规则状的扁平粒子紧密堆积在一起,水化产物主要是Ⅲ型C—S—H,Ca(OH)2晶体的量稀少且没有钙矾石。     

活性粉末混凝土力学性能试验

为了研究活性粉末混凝土（RPC）的基本力学性能,在查阅各国相关文献的基础上,进行了一系列RPC力学性能试验和试验数据分析,得到了RPC的抗压强度、劈裂强度、弹性模量、泊松比、钢筋与RPC的黏结强度等数据,比较了钢筋在RPC和普通混凝土（NC）中的黏结性能,分析了RPC的应力一应变关系。结果表明：RPC的棱柱体应力一应变关系曲线接近于直线,为脆性材料;其力学性能总体上优于普通混凝土;泊松比可取为0．2,劈裂强度、弹性模量及轴心抗拉强度等可采用普通混凝土的经验公式进行计算。     

多级等幅疲劳加载下RPC的损伤累积及剩余寿命预测

为了进行活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)结构的疲劳寿命分析,对轴向循环压缩荷载作用下RPC的损伤累积行为进行了试验,利用残余塑性应变定义了RPC的疲劳损伤,给出了损伤演化方程.基于等效损伤准则,导出了反映RPC非线性损伤累积的力学模型,利用模型进行了RPC的剩余疲劳寿命预测.结果表明,理论损伤累积模型能较好地预测RPC的剩余疲劳寿命.     

先装拔出法检测配筋RPC抗压强度试验研究

本试验采用先装拔出法检测配筋活性粉末混凝土(RPC)强度.试件分为RPC120,RPC150,RPC180三种强度等级,每个强度等级包含4组配有纵筋和箍筋的RPC试件(每组RPC试件的纵筋间距不相同,分别为25 mm,50 mm,75 mm,100 mm)和1组无配筋的素RPC试件以及相应的立方体抗压试块,箍筋间距一致.采用圆环支承式的拔出仪进行试验,并利用最小二乘法进行试验数据拟合以及回归分析.试验表明,拔出力与RPC试件的强度呈良好的线性关系.当纵筋间距小于50 mm时其拔出力明显大于素RPC试件的拔出力;当纵筋间距大于75 mm,其拔出力与素RPC试件的拔出力几乎相当.本文还从破坏机理的角度分析了钢筋对拔出力的影响,为今后的试验研究和工程实践提供参考依据.     

圆钢管RPC轴压短柱有限元分析与承载力计算

圆钢管RPC柱可为大跨、高层与高耸建筑、重载工程建设提供性能优越的竖向构件.现有圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式适用于直径不大于152 mm的钢管RPC柱,对大直径钢管RPC柱,计算值偏大.为研究大直径圆钢管RPC轴压短柱承载力计算公式,利用ABAQUS有限元软件,建立了圆钢管RPC轴压短柱分析模型,完成了134种钢管RPC轴压短柱受力全过程分析,研究了RPC相对约束应力与钢管位移曲线的关系,揭示了套箍系数、核心RPC强度等对其荷载-位移曲线的影响规律.结果表明:当套箍系数小于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线不存在强化段;当套箍系数大于0.5时,钢管RPC柱荷载-位移曲线出现强化段;当套箍系数达到1时,强化段极限荷载相对于承载力的提升将超过30%,延性更好.相同截面尺寸的圆钢管RPC柱,随核心RPC轴心抗压强度降低,其横向变形系数增大,钢管对核心RPC的约束作用增强.基于试验和数值分析结果,提出了直径达560 mm圆钢管RPC轴压短柱极限承载力计算公式.     

高温后RPC立方体抗压强度退化规律研究

为摸清活性粉末混凝土(RPC)的高温爆裂情况及高温后立方体抗压强度的退化规律,对300个70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的RPC立方体试件和120个40 mm×40 mm×160 mm的RPC棱柱体试件进行高温试验与高温后抗压试验,考察纤维种类、纤维掺量、温度、尺寸效应等因素对RPC立方体抗压强度及受压破坏特征的影响。结果表明：单掺钢纤维体积率为2%或单掺聚丙烯纤维体积率为0.3%时可以有效防止RPC发生爆裂;钢纤维可以有效提高RPC高温后立方体抗压强度并改善其受压破坏特征,聚丙烯纤维对抗压强度有不利影响． 高温后RPC立方体抗压强度随经历温度的升高呈先增大后减小的变化规律,通过回归分析,建立了RPC立方体抗压强度随温度变化的计算公式．     

TCP/IP-IEEE488.1接口规范的软件实现

为实现将仪器接入网络的目的，采用Microsoft的RPC开发工具包，TCP／IP-IEEE488．1接口规范进行了软件实现．利用该软件，配合带有IEEE488．1接口的仪器，在以太网内对滤波器幅／频特性进行了自动测试．结果表明，基于RPC开发的网络化自动测试系统运行稳定、可扩展性好．     

RPC材料的抗折强度尺寸效应研究

为了研究活性粉末混凝土材料（RPC）的抗折强度尺寸效应，采用3种试块测量RPC材料抗折强度。通过统计分析、数据拟合，并应用Bazant断裂力学尺寸效应理论分析RPC材料尺寸效应现象。结果表明：RPC材料试块的尺寸越小，其抗折强度越大，具有明显的尺寸效应现象；基于Bazant能量释放的尺寸效应和无切口情况下的尺寸效应分别在一定的尺寸范围内与试验结果吻合良好，但是不适用于全尺寸范围；本文提出的修正公式在全尺寸范围内都能较好反映RPC抗折强度．     

The Microstructure and Performance of a Cement Matrix Composite Material

Through the DSC , XRD , SEM and other experimental methods , the microstructure characteristics of reactive powder concrete( RPC ) are discussed, The results show that RPC has a super high perfomance because of its lower ratio of water-binder, high pock density , optimum hydration products mixture and being strengthened by steel fiber. The high performance results from the special hydration microstructure of RPC, and its superperformance can be well explained by the centrum partile hypothesis.     

活性粉末混凝土柱抗震性能试验

为了考察活性粉末混凝土柱类构件的抗震性能,开展了18根活性粉末混凝土柱的拟静力试验,研究了轴压比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积含量4个因素对活性粉末混凝土柱破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律.研究表明:活性粉末混凝土柱的承载力随着轴压比的增大而提高,但其延性随着轴压比的增大有下降的趋势;试件柱的承载力及位移延性系数随着纵筋配筋率的增大而显著增大;配箍率的提高一定程度上改善了荷载达到峰值后阶段的滞回特性,骨架曲线的下降段变得较为平缓;钢纤维掺量的增加,改善了试件柱的破坏进程,一定程度上提高了试件柱的延性及耗能能力.     

预应力活性粉末混凝土-普通混凝土叠合梁疲劳全过程分析

为了推广活性粉末混凝土在桥梁工程中的应用,对预应力活性粉末混凝土（RPC）-普通混凝土（NC）叠合梁疲劳破坏的全过程进行分析. 建立NC、RPC、非预应力筋和预应力筋的疲劳损伤退化模型,结合分段线性法提出预应力RPC-NC叠合梁的疲劳全过程分析方法,并针对考虑RPC抗拉疲劳性能与否这2种情况分别进行计算. 为了验证该分析方法的有效性,对2根预应力RPC-NC叠合梁进行等幅疲劳循环加载,试验结果和计算结果的对比表明,当不考虑RPC抗拉强度时,非预应力筋应力的计算结果明显偏大,导致分析结果过于保守;在考虑RPC抗拉强度的情况下,使用该方法可以较为准确地描述预应力RPC-NC叠合梁的疲劳退化过程.     

活性粉末混凝土预制管组合柱抗震性能试验研究

活性粉末混凝土预制管组合柱（Concrete-filled RPC tube,简称CFRT）将活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC）的力学性能和箍筋的约束效应有效结合了起来,是一种基于超高性能水泥基套管的新型约束组合柱。对4个CFRT柱和1个箍筋约束混凝土柱开展了恒定轴力下的低周反复荷载试验,获取了组合柱的破坏形态、滞回曲线和钢筋的应变等数据,并对相关抗震指标及试验参数进行了分析。结果表明：CFRT柱在低周反复荷载作用下表现出典型的弯曲破坏特征,在RPC管表面出现大量细而密的裂缝,但没有明显的剥落现象;CFRT柱的滞回曲线较饱满,其抗震性能显著优于普通箍筋约束混凝土柱;在试验条件下,CFRT柱的极限侧移率在0.042~0.075之间,高于中国抗震设计规范关于罕遇地震下结构柱极限塑性侧移率不低于0.02的要求;从抗震性能来看,在RPC管内部填充高强混凝土,对于CFRT是可以接受的组合方式。     

新型活性粉末混凝土的开发与性能研究

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。     

硅灰掺量对活性粉末混凝土(RPC200)性能的影响

为了解硅灰对活性粉末混凝土性能的影响,以及硅灰在活性粉末混凝土中的增强机理,通过试验分析,讨论了活性粉末混凝土中硅灰掺量变化对混凝土密度、相对密度和抗压强度等性能的影响.硅灰的微填充效应有利于提高活性粉末混凝土的密度和相对密度,而火山灰效应有利于提高其强度.当硅灰掺量约为水泥掺量的25%~35%时,可获得性能较好的RPC200.为降低成本而又不大幅度损害活性粉末混凝土的强度,超细粉煤灰等矿物掺合料替代硅灰的量不宜超过20%.     

200 Mpa级活性粉末混凝土(RPC200)的配制与试验研究

活性粉末混凝土(RPC)是最近发展起来的一种水泥基复合材料,具有优越的力学性能和耐久性。通过大量的试验研究和文献查阅,确定了RPC的原材料和配制技术以及养护条件,认为配制活性粉末混凝土不能单纯考虑强度,还要考虑便于施工现场应用及造价等问题。     

Size effect on compressive strength of reactive powder concrete

In this paper the coefficient and law of the size effect of RPC were studied through experiments and theoretical analysis. The size-effect coefficients for the compressive strength of RPC are deduced through experiments. They indicate that RPC without fiber behaves quite the same as normal or high strength concrete. The size effect on compressive strength is more prominent in RPC containing fiber. Bazant's size effect formula of compressive strength applies to RPC. A formula is given to predict the compressive strength of cubic RPC specimens 100 mm on a side where the fiber dosage ranges from 0-2%.     

不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验

在遵循活性粉末混凝土(RPC)基本配制原则的基础上,不掺入硅粉,采用超细水泥、普通水泥、掺合料(粒化高炉矿渣和粉煤灰)、砂、水、减水剂、钢纤维进行配合比试验。试验结果表明:不采用硅粉制备RPC是可行的;在制备RPC时,将超细水泥与适量掺合料混掺后,可以在保证材料强度和流动性的同时提高材料的经济性;用普通水泥取代大部分超细水泥后,材料的性能仍可保证,且更加经济。另外,研究了钢纤维掺量对材料性能(抗压、抗折、流动性及弯曲韧性)的影响规律。