活性粉末混凝土

从工程应用角度来看，活性粉末混凝土有以下的优点：

⑴ RPC可以有效地减轻结构物的自重。

RPC具有很高的抗压强度和抗剪强度，在结构设计中可以采用更薄的截面或具有创新性的截面形状，从而使结构自重比普通混凝土结构轻得多。

⑵可以大幅度提高结构物的耐久性。

RPC材料减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小，其自身存在缺陷的机率减小，整个基体的缺陷也减少。RPC十分密实，孔隙率极低，它不但能够阻止放射性物质从内部泄漏，而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀，从整体上提高了体系均匀性、强度和耐久性。

⑶采用RPC设计的构件。

从而极大地减少箍筋和受力筋的用量，甚至可以不设置箍筋。

⑷RPC结构的高耐久性。

极大地减少或免除了维护费用，延长了使用寿命，因而具有很高的性能价格比。

⑸RPC材料的高韧性和结构自重的减轻

有利于提高结构的抗震和抗冲击性能。

⑹RPC材料的耐高温性、耐火性

RPC材料的耐高温性、耐火性以及抗腐蚀能力远远高于钢材。

由上述RPC材料的优点可以看出，采用RPC材料可以延长结构寿命，免除维护费用，降低工程建设和使用的综合造价。

RPC材料技术性能

RPC材料的突出技术性能主要表现在硬化体的高强度、高韧性、高耐久性，拌合物的良好施工性能，原材料组成的环保性能。

活性粉末混凝土力学性能

RPC材料的强度可按抗压强度分为200MPa级、500MPa级和800MPa级。200MPa级的RPC材料已在工程中应用，500MPa级尚处在试验室研究阶段，800MPa级RPC材料则处在试验室试配阶段。不同强度等级的RPC所用的原材料与生产工艺有较大的差异。RPC材料同HPC相比，显著的特点是强度高、韧性大,抗拉强度尤为高。200MPa级RPC材料的抗压强度为170-230MPa，是高强混凝土的2-4倍，同时具有很高的变形能力。抗折强度为20-40MPa，是高强混凝土的4-6倍，掺入纤维后拉压比可达1/6左右。

该强度级别的RPC材料断裂韧性高达20000-40000J/m-2,比普通混凝土与高强混凝土高出100倍，可与金属铝媲美。

加拿大的工业化试验表明：优选的地方材料通过混凝土搅拌车或固定搅拌机可生产200MPa级RPC材料。

活性粉末混凝土耐久性能

RPC材料内部结构致密、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结构桥梁（行人/自行车桥）所用的200MPa级RPC材料耐久性试验表明：300次快速

冻融循环(最高温度4℃、最低温度-18℃、温度变化速度6℃/h)后，试样未受损，耐久性因子高达

100%；RPC板的50次含除冰盐的冻融试验结果，重量损失率平均低于8g/M2，而Quebec省的允许标准

为600g/M2，因此可忽略不计；测定的氯离子渗透性在6-9库仑间波动，而30MPa普通混凝土的氯离子

渗透性为5000库仑、80MPa高性能混凝土的氯离子渗透性为约500库仑，由此可见它的抗渗透能力非

常好，能有效地阻止有害介质的侵入。600次快速冻融试验RPC试件的动弹性模量无损失、质量无损

失。

活性粉末混凝土施工性能

RPC拌和物不仅流动性好，而且粘聚性良好，在运输、浇注和捣实过程中不发生离析现象。在窄

小的模板内和钢筋间隙的通过性能良好，浇注后不需要振捣。

活性粉末混凝土环保性能

RPC材料具有良好的环保性能。分别采用RPC材料、钢结构及钢筋混凝土的同等抗弯能力的工字

型梁，截面尺寸，可见RPC材料所制成的构件截面尺寸可等同于钢结构构件。表1给出了同

等承载力条件下， 30MPa引气型普通混凝土、60MPa的HPC及RPC材料的等效体积、水泥用量、生产水

泥过程CO2排放量及骨料用量。由表1可见，同等承载力条件下RPC材料的水泥用量几乎是普通混凝土

与HPC的1/2，因此同等量水泥生产过程CO2排放量也只有一半左右。生产过程不可再生的自然资源骨

料的用量RPC材料只占HPC与30MPa混凝土的1/3与1/4。

活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，以下简称RPC）是继高强、高性能混凝土之后，出现的一种力学性能、耐久性能都非常优越的新型建筑材料。

RPC是在20世纪90年代同法国一个实验室开发研究出的新型超高性能材料。它是在DSP(Densified System containing ultra-fine Particles)材料与纤维增强材料相复合的高技术混凝土。根据其组成和热处理方式的不同，这种混凝土的抗压强度可以达到200MPa 至800MPa；抗拉强度可以达到20MPa至50MPa；弹性模量为40Gpa至60Gpa；断裂韧性高达40000J/m2，是普通混凝土的250倍，可与金属铝媲美；氯离子渗透性是高强混凝土的1/25，抗渗透能力极强；300次快速冻融循环后，试样未受损，耐久性因子高达100%；预应力活性粉末混凝土梁的抗弯强度与其自重之比接近于钢梁。RPC在工程结构中的应用可以解决目前的高强与高性能混凝土抗拉强度不够高、脆性大、体积稳定性不良等缺点，同时还可以解决钢结构的投资高、防火性能差、易锈蚀等问题。

活性粉末混凝土是一种具有超高强度、高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料。将这种材料应用于高烈度地震区的大跨度桥梁或高层及超高层建筑结构等工程建设，不仅可以有效地减小构件截面尺寸，降低结构自重和地震惯性力，还可以保证结构具有良好的位移延性能力。本项目拟通过材料的单轴及多轴加载试验研究，从分析材料的基本损伤机理出发，采用损伤变量反映微观损伤对活性粉末混凝土材料宏观力学性能劣化的影响，提出一个基于连续介质力学和不可逆热力学理论的活性粉末混凝土损伤本构模型及损伤演化方程；通过开展活性粉末混凝土墩柱配筋构件的拟静力试验及其拟动力试验，研究活性粉末混凝土墩柱构件的抗震性能及损伤机理，并应用损伤本构模型建立活性粉末混凝土墩柱构件的弹塑性地震反应分析方法。本项目的研究结果将是活性粉末混凝土复杂结构设计及抗震结构设计的理论基础。 2100433B

测定了不同养护条件下活性粉末混凝土收缩随龄期的发展，配合材料水化动力学参数、浆体微结构、胶凝材料水化程度、内部相对湿度、浆体溶液表面化学特性等微观试验，掌握了不同养护制度下活性粉末混凝土收缩的变化规律及其微观机理；结合混凝土收缩相关基础理论，明确了养护制度变化对活性粉末混凝土材料各龄期的化学收缩、自收缩和干燥收缩的影响机理；综合考虑力学性能、耐久性和收缩变化，提出了合理有效的活性粉末混凝土收缩控制关键技术。本项目为解决不同养护制度活性粉末混凝土材料收缩问题提供理论支持，为活性粉末混凝土技术发展与工程应用提供科学基础。 2100433B