300～400MPa超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、超高強(qiáng)度活性粉末混凝土材料(Reactive Powder Concrete，簡(jiǎn)稱RPC)是一種新型的無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料，具有低密度、高韌性、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。本文針對(duì)RPC超高強(qiáng)活性粉末混凝土的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究，取得的主要研究成果如下:
　　細(xì)集料是RPC混凝土的主要組成材料，它占RPC混凝土總體積的30-50％。細(xì)集料在RPC混凝土中既有技術(shù)上的作用，又有經(jīng)濟(jì)上的意義。通過(guò)摻加石英砂、電熔剛玉、陶瓷微珠等來(lái)進(jìn)行骨料性能對(duì)比。當(dāng)摻

2、加12mm鋼纖維，隨著細(xì)石英砂骨料摻量增加，RPC混凝土的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度逐步提高，彎曲強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度在細(xì)石英砂骨料摻量為1.1時(shí)達(dá)到峰值。高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量的電熔剛玉與RPC基體界面結(jié)合性能較差，對(duì)RPC增強(qiáng)效果不顯著。高強(qiáng)度、彈性模量與基體相適應(yīng)的陶瓷微珠，可穩(wěn)定制得抗壓強(qiáng)度達(dá)到330MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到40MPa的超高強(qiáng)活性粉末混凝土，陶瓷微珠可以顯著增強(qiáng)RPC混凝土性能。
　　鋼纖維形狀、長(zhǎng)徑比、切碎鋼纖維等各類

3、纖維組合等對(duì)RPC混凝土性能有重要的影響。通過(guò)摻加大摻量的鋼纖維，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是隨著鋼纖維摻量的增大，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度有顯著的提高，當(dāng)總鋼纖維體積份數(shù)不變的情況下，12mm的長(zhǎng)纖維對(duì)抗折強(qiáng)度影響較大，6mm的短纖維對(duì)抗壓強(qiáng)度影響較大，彎曲呈現(xiàn)塑性破壞特征;切碎鋼纖維摻量增加對(duì)RPC復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度提升顯著，對(duì)彎曲強(qiáng)度提升不顯著，彎曲呈現(xiàn)脆性破壞特征。
　　采用RPC基體作為研究對(duì)象，選用熔煉石英粉作為硅質(zhì)原料，在RPC基體XRD物相

4、分析中消除石英衍射峰的干擾影響，提高了XRD物相分析精度。通過(guò)使用熔煉石英粉取代超細(xì)石英粉，通過(guò)冷等靜壓和塑性成型兩種方式，研究水化產(chǎn)物在不同生長(zhǎng)空間下的顯微硬度、抗壓強(qiáng)度和水化硅酸鈣形核生長(zhǎng)等變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，維氏硬度可以很好地表征RPC基體的力學(xué)性能與基體結(jié)構(gòu);冷等靜壓成型基體結(jié)構(gòu)致密，斷口呈現(xiàn)金屬光澤，抗壓破壞呈現(xiàn)層剝落現(xiàn)象，基體呈現(xiàn)脆性破壞。在大水灰比條件下，RPC基體中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)托貝莫來(lái)石的衍射峰;通過(guò)SEM實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，RPC基

5、體非常致密，宏觀缺陷表現(xiàn)為少量引氣孔，在引氣孔邊壁有少量結(jié)晶態(tài)水化產(chǎn)物生成。因此，水化產(chǎn)物粒徑小，整體非常致密是RPC混凝土超高強(qiáng)度的重要原因之一。
　　對(duì)RPC基體物相與結(jié)構(gòu)形貌研究發(fā)現(xiàn)，RPC水化產(chǎn)物主要是C-S-Hgel和部分未水化的水泥熟料，掃描電鏡觀察RPC基體結(jié)構(gòu)致密，水化相呈現(xiàn)凝膠顆粒聚集與半結(jié)晶態(tài)纖維堆積，水化相堆積呈現(xiàn)結(jié)晶內(nèi)應(yīng)力現(xiàn)象。在RPC基體空隙中發(fā)現(xiàn)六邊形柱狀氫氧化鈣晶體，氫氧化鈣結(jié)晶析出增加了膨脹內(nèi)應(yīng)力，