活性粉末混凝土的制备工艺与耐久性研究

发布时间：2020-03-19 01:33

【摘要】：活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)是一种继高强度、高性能混凝土之后,于二十世纪末由法国布伊格(Bouygues)公司研究成功的一种超高强、低脆性、耐久性优异并具有广阔应用前景的新型超高强混凝土。目前,RPC制备工艺并无统一标准,且耐久性研究体系尚不完善。本文基于规范《活性粉末混凝土》GB/T 3187-2015中对RPC制备的基本原则,对RPC的制备工艺进行研究,以获得质地均匀、密实度高的活性粉末混凝土。在此基础上,对其抗碳化性能、氯离子扩散系数及抗溶蚀性能等耐久性能进行试验研究,明确RPC的耐久性退化规律,完善其耐久性研究体系。本文的主要研究内容有:(1)RPC混凝土制备工艺研究:通过试验,研究消泡剂、振捣方式、模板种类、养护条件等因素对降低硬化RPC气孔面积率的作用,并研究气孔的存在对成型RPC抗压强度的影响。试验结果表明:消泡剂可有效降低RPC中约50%的气孔面积率;采用木模浇筑、分层振捣可进一步降低气孔面积率;气孔的存在对RPC强度的影响甚微;高温养护可提高RPC抗压强度约37%;对于RPC混凝土,标准养护条件不可等效替代高温热水养护。最后提出适用于RPC混凝土的最优配合比参数、通用浇筑方式、外加剂选择、模板选择以及养护方式。(2)RPC抗碳化性能及抗氯离子侵蚀性能研究:对RPC进行标准碳化试验和RCM快速氯离子迁移试验,试验结果显示:RPC经28d碳化试验后,最终碳化深度为0 mm,而C50混凝土的28 d碳化深度约10.6 mm;非稳态氯离子迁移系数为0.87?10~-1313 m~2/s~1.1?10~-1313 m~2/s,而C50混凝土氯离子扩散系数为7?10~(-13)~9?10~-1313 m~2/s。试验结果表明:RPC的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能十分优越。(3)RPC混凝土抗溶蚀性能试验研究:溶蚀是水工混凝土结构耐久性退化的重要原因之一,目前针对流水表面接触下的RPC的溶蚀问题鲜有报道。为研究RPC抗溶蚀性能,本文设计一种模拟河道腐蚀试验装置,在NH_4Cl溶液环境和自来水环境两种水质条件下,对RPC进行为期90 d的溶蚀侵蚀试验,研究RPC溶蚀深度、材料强度等性能随时间的演化规律;对溶蚀各阶段RPC试件进行SEM电镜和X衍射试验,观察其微观结构变化及定性分析成分变化。试验结果表明:6 mol/L的NH_4Cl溶液具有显著的加速溶蚀作用,其钙溶蚀因子为0.3696,约为自来水环境溶蚀效应的52倍;RPC立方体抗压强度随着溶蚀时间增加而降低,与未溶蚀的RPC试件相比,溶蚀90 d后的抗压强度下降了26%。(4)RPC抗溶蚀性能数值模拟研究:基于试验结果分析RPC钙溶蚀量和溶蚀时间的相关关系,建立经验公式;采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件中稀物质传递物理场和对流-扩散方程,建立RPC钙溶出量的模型;采用溶蚀试验结果对数值模拟结果进行验证,获得有效的RPC混凝土钙溶蚀传输模型。
【图文】：

原材料,石英砂,比表面积,消泡剂

3#石英砂 5#石英砂 8#石英砂图 2-1 各类原材料各原材料主要性能指标有：（1）水泥：安徽宁国生产的“海螺牌”P·Ⅱ52.5 硅酸盐水泥，比表面积在 300m2/kg~400m2/之间；（2）硅灰：四川生产的硅灰粉，比表面积大于 18000 m2/kg；（3）矿粉：苏州生产的 S95 级矿粉，比表面积大于 440 m2/kg；（4）石英砂：采用三种粒径，分别为 3#、5#、8#，最大粒径为 4 mm，最小粒径为 0.08 mm（5）减水剂：聚羧酸高效减水剂，黄褐色液体，减水率为 30%；（6）消泡剂：江苏金湖生产的“格雷特”牌消泡剂，乳白色粘稠状液体；（7）拌和水：普通自来水。本文试件配合比设计见表 2-1。

设备,浇捣,干料,搅拌均匀

(a) 搅拌机 (b) 振动台 (c) 高温养护水箱图 2-2 制备设备2.1.4 RPC 制作与养护试配时发现，RPC 搅拌时先将干料搅拌均匀后再加入骨料继续搅拌均匀，可显著减少扬尘、进而减少活性粉末的质量损失。因此本文先将硅灰、水泥依次倒入搅拌锅中，干拌 2 分钟后胶凝材料混合均匀；后加入石英砂继续干拌 2 分钟，所有干料均可搅拌均匀；随后将外加剂与水混合均匀的悬浊液的 50%加入干料中，搅拌 4 分钟后将剩余 50%倒入锅中，继续搅拌 2 分钟左右，混合物开始出浆；继续搅拌 2 分钟后方可进行浇筑。在试配时，外加剂、浇捣方式、模板种类等因素是本节的主要研究对象，详细信息如表 2-2所示。其中，浇捣方式有两种：（1）分段式浇捣：先将一半混凝土浇注于立方体试模中，随即将试模置于振动台上振动 2~3 分钟，，用搅拌棒将模具中的混凝土搅拌均匀，再继续振捣 2~3 分钟；（2）整浇式浇捣，即将全部混凝土浇注于立方体试模置于振动台上，振动 5~6 分钟，振动
【学位授予单位】：浙江科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU528

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