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[摘要]活性粉末混凝土（RPC）是一种新型超高强水泥基复合材料,它具有超高强度、超高耐久性、高韧性、良好的体积稳定性和环保性能。在介绍RPC材料的发展历程、主要特性、工程应用的基础上,结合RPC材料的性能特点,分析其在工程中的应用前景。
[关键词]活性粉末混凝土；高强度；耐久性；环保；发展；应用
1、引言
长期以来，钢筋混凝土被认为是一种复合材料的典范，事实上混凝土随着龄期延长不断产生的收缩变形，因受钢筋约束而使体内的微裂缝和孔隙逐渐地连通，导致本来致密不能透水的混凝土低渗透性丧失，外界的侵蚀性介质趁虚而入，使钢筋逐步发生锈蚀并膨胀，这已被认为既是钢筋混凝土结构最终产生破坏的主要机理，也是影响大量钢筋混凝土结构使用寿命的基本原因。近几年所研究的内容主要包括材料组成、微观分析、力学性能、耐久性能等方面，并取得了可喜的研究成果，现已应用于工程实践中。
1）除去普通混凝土中的碎石等粗骨料而用细砂代替，使集料粒径较均匀。还可以使骨料与水化水泥浆的弹模比下降，水泥砂浆的力学性能提高。并能有效地淡化骨料与水泥浆体的界面过渡区。
2）优化颗粒级配，严格规定每种集料的粒级范围；应用流变学和优化相对密度理论来决定高效减水剂最佳掺量和需水量；优化搅拌条件，使拌合物具有良好的流动性，更好地充盈模具；如能在混凝土的凝结前和凝结期间加压，可以使混凝土中气体和自由水排出，消除部分由化学收缩引起的孔隙，从而进一步提高其密实度。
3）在混凝土凝固后进行热养护可以大大改善其微观结构。采用90 的热养护可显著加速火山灰反应，同时改善水化物形成的微观结构，但这时形成的水化物仍是无定形的，只能用于制作200兆帕RPC；若采用250 -400 -的干热养护使水化生成物C—S—H（水化硅酸钙）凝胶大量脱水，形成硬硅钙石结晶，可获得 800 兆帕RPC。
4）为了提高RPC的韧性，必须掺入微钢纤维。所掺入的钢纤维长度约3mm-13 mm，直径约0.15 mm-0.20 mm，体积掺量为
1）原材料组成简单。活性粉末混凝土的原材料与普通混凝土基本相同，原材料来源广泛；
2）生产工艺容易实现。除了在搅拌速度、原材料的添加顺序、养护条件等按设计要求加以控制外，其它方面无特殊要求；
3）活性粉末混凝土可以有效地减小结构物的自重。活性粉末混凝土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 比普通混凝土结构小得多；
4）可以大幅度提高结构物的耐久性。活性粉末混凝土材料剔除了粗骨料，减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小，其自身存在的缺陷机率减小，整个基体的缺陷也减小。活性粉末混凝土十分密实，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；
4、RPC应用实例
1）北京市五环路石景山转体斜拉桥隔离带，采用了形状尺寸为2000 mm x 1200 mm x60 mm的无配筋RPC空心板，板内有直径为40 mm的圆孔可切、可锯。材料抗压强度140 兆帕、抗折强度14 兆帕。
2）我国的青藏铁路多年冻土区桥梁上也已采用了RPC材料开发出的新型人行道体系，采用抗压强度140兆帕、抗折强度16 兆帕，抗冻融800 次无质量损失，14 d碳化深度为0 mm的超高强度、超高耐久性RPC材料，较传统的人行道体系具有耐久性高、自重轻等特点。
1）利用RPC的超高抗渗性与组成材料的高稳定性，可获得耐久性能优越的构件。同时利用该材料的超高强度与高韧性，制备成结构截面尺寸较小的受力构件，可以在工作条件严酷的环境下大幅度提高结构物的安全性与寿命，同时达到施工简便、降低维护费用的目的。
2）利用RPC的超高强度与高韧性，在不需要配筋或少量配筋的情况下，能够生产出薄壁制品（如屋面板、桥面板）、细长构件（如桥梁和工业厂房的桁架、梁、采矿井架等）和其他新颖结构形式的构件，可替代工业厂房的钢屋架和高层、超高层建筑的上部钢结构，进入现有高强混凝土所不能进入的应用领域，可以大幅度降低工程造价。此外，用它来制作预制构件用于市政工程中的立交桥、行人过街天桥、城市轻轨高架桥、交通工程中的大跨度桥梁等，可增加桥下净空问、缩短引桥长度、降低建设成本和缩短工期。用无纤维活性粉末混凝土制成的钢管混凝土，具有极高的抗压强度和抗冲击韧性，用它来制作高层或超高层建筑的柱，可以大幅度降低截面尺寸，增加建筑的使用面积与美观程度。
3）利用RPC的高抗渗性与抗拉性能，替代钢材制造压力管道和腐蚀性介质的输送管道，用于远距离油气输送、城市远距离大管直径输水、城市下水及腐蚀性液气体的输送，这不仅可以大大降低造价，而且还可以明显地提高管道的抗腐蚀性能。
4）利用RPC的超高抗渗性与高冲击韧性，制造中低放核废料储存容器，不仅可以大幅度降低泄漏的危险，而且可以大幅度延长储藏寿命。
7）RPC随强度的提高而减轻了自重，同时，轻盈的结构体系降低了惯性荷载，横截面的减小增大了结构在弹性范围内的挠曲变形，高断裂能使RPC构件具有很高的韧性，从而使构件在破坏前能够吸收大量的能量。高剪切强度产生高抗弯强度，而且高剪切强度和高断裂能增加了结构失效的各项限值。把RPC用于框架节点加固，将大大提高节点的抗震承载力，解决节点区钢筋过密、箍筋绑扎困难、混凝土难以浇筑密实等问题。基于上述优势，把RPC应用于抗震设计具有极大的可开发潜能。
参考文献；
王震宇，陈松来等．活性粉末混凝土的研究与应用进展[J]．混凝土，2003(11)：38-42．
张立军，安明等．活性粉末混凝土及其工程应用[J]．世界科技研究与发展．
[关键词]活性粉末混凝土；高强度；耐久性；环保；发展；应用
1、引言
长期以来，钢筋混凝土被认为是一种复合材料的典范，事实上混凝土随着龄期延长不断产生的收缩变形，因受钢筋约束而使体内的微裂缝和孔隙逐渐地连通，导致本来致密不能透水的混凝土低渗透性丧失，外界的侵蚀性介质趁虚而入，使钢筋逐步发生锈蚀并膨胀，这已被认为既是钢筋混凝土结构最终产生破坏的主要机理，也是影响大量钢筋混凝土结构使用寿命的基本原因。近几年所研究的内容主要包括材料组成、微观分析、力学性能、耐久性能等方面，并取得了可喜的研究成果，现已应用于工程实践中。
2、RPC的原理
RPC的配制原理是：材料的微裂缝和孔隙等缺陷越少，就可以获得由其组成材料所决定的最大承载能力，并具有良好的耐久性。其制备措施为：去除粗骨料以提高匀质性；优化颗粒级配，并且在凝固前和凝固期间加压，以提高拌合物的密实度；凝固后进行热养护改善微观结构；掺入微细的钢纤维以提高韧性。1）除去普通混凝土中的碎石等粗骨料而用细砂代替，使集料粒径较均匀。还可以使骨料与水化水泥浆的弹模比下降，水泥砂浆的力学性能提高。并能有效地淡化骨料与水泥浆体的界面过渡区。
2）优化颗粒级配，严格规定每种集料的粒级范围；应用流变学和优化相对密度理论来决定高效减水剂最佳掺量和需水量；优化搅拌条件，使拌合物具有良好的流动性，更好地充盈模具；如能在混凝土的凝结前和凝结期间加压，可以使混凝土中气体和自由水排出，消除部分由化学收缩引起的孔隙，从而进一步提高其密实度。
3）在混凝土凝固后进行热养护可以大大改善其微观结构。采用90 的热养护可显著加速火山灰反应，同时改善水化物形成的微观结构，但这时形成的水化物仍是无定形的，只能用于制作200兆帕RPC；若采用250 -400 -的干热养护使水化生成物C—S—H（水化硅酸钙）凝胶大量脱水，形成硬硅钙石结晶，可获得 800 兆帕RPC。
4）为了提高RPC的韧性，必须掺入微钢纤维。所掺入的钢纤维长度约3mm-13 mm，直径约0.15 mm-0.20 mm，体积掺量为
1.5%-3%。可使RPC的抗压强度、弯折强度和韧性有大幅度提高。
3、活性粉末混凝土的优点
从工程应用角度来看，活性粉末混凝土有以下的优点：1）原材料组成简单。活性粉末混凝土的原材料与普通混凝土基本相同，原材料来源广泛；
2）生产工艺容易实现。除了在搅拌速度、原材料的添加顺序、养护条件等按设计要求加以控制外，其它方面无特殊要求；
3）活性粉末混凝土可以有效地减小结构物的自重。活性粉末混凝土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 比普通混凝土结构小得多；
4）可以大幅度提高结构物的耐久性。活性粉末混凝土材料剔除了粗骨料，减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小，其自身存在的缺陷机率减小，整个基体的缺陷也减小。活性粉末混凝土十分密实，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；
4、RPC应用实例
4 .1 Sherbrooke步行桥
使用RPC的第一个大型建筑结构是长60mm、桥面宽4.2m、横跨Mougog河的单跨步行桥。这座桥位于加拿大Quebec省Sherbrooke市，是由美国、加拿大、瑞士、法国共同进行RPC开发的一项试点工程，于1997年11月27日正式开通。当地气候条件恶劣，湿度大，冬季严寒，最低温度达 -40 ，雪天需要经常洒盐水化冰，对结构的耐久性要求很高，因而使用200兆帕RPC进行结构设计。桥的构造由RPC预制梁、预制板和钢管约束RPC组合而成。设计者采用三维空间桁架的设计思想，由预加应力抵抗桁架杆件的主拉应力及上承支撑的挠曲应力；而其他由剪应力和次挠曲产生的拉应力直接由RPC承担。预应力RPC在极大减轻结构自重的同时保证了结构的整体刚度。各基本构件均按常规混凝土工艺预制，只源于：查抄袭率毕业论文www.udooo.com
有施加预应力所使用的小型锚具是为这项工程特别设计的。该桥建成后至今使用状态良好。这一工程最突出的特点是完全用RPC制造，而未使用传统的受力钢筋，经预制用起重机现场安装。这一设计使得RPC基于密实的微观结构所具有优越的力学性能得到充分的发挥，从而为RPC提供了广阔的发展空间。4. 4国内实际工程
国内也有很多单位开展了RPC材料的研究。清华大学最早开始研究RPC材料，随后北京交通大学、东南大学、中南大学等单位也对RPC的配合比、成型工艺进行了系统研究。北京交通大学自1999年以来，对在常规的搅拌工艺条件下矿物掺合料、纤维品种与掺量、养护制度等问题进行了大量的试验研究。在材料研究的基础上，设计了铁路桥梁中常用的T梁、箱梁、槽梁、无配筋200兆帕RPC空心板，并将RPC制品应用于实际工程中。1）北京市五环路石景山转体斜拉桥隔离带，采用了形状尺寸为2000 mm x 1200 mm x60 mm的无配筋RPC空心板，板内有直径为40 mm的圆孔可切、可锯。材料抗压强度140 兆帕、抗折强度14 兆帕。
2）我国的青藏铁路多年冻土区桥梁上也已采用了RPC材料开发出的新型人行道体系，采用抗压强度140兆帕、抗折强度16 兆帕，抗冻融800 次无质量损失，14 d碳化深度为0 mm的超高强度、超高耐久性RPC材料，较传统的人行道体系具有耐久性高、自重轻等特点。
5、活性粉末混凝土的应用前景
RPC作为高技术混凝土，其性能同普通混凝土和现有的高性能混凝土相比有了质的飞跃，并且在经济性和环保方面优于钢材。综合考虑RPC材料的性能，可将其应用于下列领域：1）利用RPC的超高抗渗性与组成材料的高稳定性，可获得耐久性能优越的构件。同时利用该材料的超高强度与高韧性，制备成结构截面尺寸较小的受力构件，可以在工作条件严酷的环境下大幅度提高结构物的安全性与寿命，同时达到施工简便、降低维护费用的目的。
2）利用RPC的超高强度与高韧性，在不需要配筋或少量配筋的情况下，能够生产出薄壁制品（如屋面板、桥面板）、细长构件（如桥梁和工业厂房的桁架、梁、采矿井架等）和其他新颖结构形式的构件，可替代工业厂房的钢屋架和高层、超高层建筑的上部钢结构，进入现有高强混凝土所不能进入的应用领域，可以大幅度降低工程造价。此外，用它来制作预制构件用于市政工程中的立交桥、行人过街天桥、城市轻轨高架桥、交通工程中的大跨度桥梁等，可增加桥下净空问、缩短引桥长度、降低建设成本和缩短工期。用无纤维活性粉末混凝土制成的钢管混凝土，具有极高的抗压强度和抗冲击韧性，用它来制作高层或超高层建筑的柱，可以大幅度降低截面尺寸，增加建筑的使用面积与美观程度。
3）利用RPC的高抗渗性与抗拉性能，替代钢材制造压力管道和腐蚀性介质的输送管道，用于远距离油气输送、城市远距离大管直径输水、城市下水及腐蚀性液气体的输送，这不仅可以大大降低造价，而且还可以明显地提高管道的抗腐蚀性能。
4）利用RPC的超高抗渗性与高冲击韧性，制造中低放核废料储存容器，不仅可以大幅度降低泄漏的危险，而且可以大幅度延长储藏寿命。
7）RPC随强度的提高而减轻了自重，同时，轻盈的结构体系降低了惯性荷载，横截面的减小增大了结构在弹性范围内的挠曲变形，高断裂能使RPC构件具有很高的韧性，从而使构件在破坏前能够吸收大量的能量。高剪切强度产生高抗弯强度，而且高剪切强度和高断裂能增加了结构失效的各项限值。把RPC用于框架节点加固，将大大提高节点的抗震承载力，解决节点区钢筋过密、箍筋绑扎困难、混凝土难以浇筑密实等问题。基于上述优势，把RPC应用于抗震设计具有极大的可开发潜能。
参考文献；
王震宇，陈松来等．活性粉末混凝土的研究与应用进展[J]．混凝土，2003(11)：38-42．
张立军，安明等．活性粉末混凝土及其工程应用[J]．世界科技研究与发展．