活性粉末混凝土仿古砖在天安门地面改造工程中应用的研究.pdf
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1、中国科技核心期刊 新鲤 建赡 活胜粉末混凝土仿古砖在天安门 地面改造工程由应用硇研究 李锐, 范磊 , 曹志峰, 彭明强 ( 中国建筑材料科学研究总院, 北京1 0 1 ) 0 2 4 ) 摘要: 活性粉末混凝土( R P C ) 是一种超高性能的水泥基材料, 具有高强度、 高韧性、 耐久性强、 极低渗透性、 体积稳定性良好等 特点。在传统 R P C配制技术的基础上, 考察了配合比、 振捣方式以及养护方式对 R P C性能的影响, 研究开发出新型的R P C仿古砖。 结果表明: 当m( 水泥) - m( 石英砂) :m( V 粉) : m( 硅粉) - 1 : 1 1 : 0 1 4 : 0
2、 2 , 水胶比为 O 2 1 时, R P C材料具有较好的工作性能和力学性能, 通过蒸汽养护, R P C仿古砖的抗压强度可达 l 1 0 M P a以上, 抗折强度可达 1 1 M P a以上, 目前 R P C仿古砖已成功应用于天安门地面 改造工程。 关键词: 活性粉末混凝土; 仿古砖; 配制技术; 性能特点; 应用 中图分类号: T U 5 2 8 5 9 U 4 1 4 1 + 8 文献标识码: B 文章编号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 9 0 0 2 2 0 3 Re s e a r c h o n t h e a p p l i c a ti o
3、 n o f r e a c ti v e p o wd e r c o n c r e t e a r c h a i z e b r i c k i n T i a n a n me n S q u a r e g r o u n d i mp r o v e me n t p r o j e c t L I R u i , F AN L e i , C A 0 Z h if e n g , P E N G Mi n g q i a n g ( C h i n a B u i l d i n g Ma t e ri a l s Ac a d e m y , B e i j i n g 1
4、0 0 0 2 4 , C h i n a ) Ab s t r a c t : R e a c t i v e p o w d e r c o n c r e t e ( RP C ) i s a n e w c e me n t - b a s e d ma t e ri a l w i t h u l t r a h i g h p e rf o r m a n c e s , s u c h a s h i gh s t r e n g t h, e x c e l l e n t d u r a bi l i t y, h i s h d uc t i l i t y , g r e
5、 a t v o l u me s t a b i l i t y a n d e n v i r o n me n t c o n s e r v a t i o n Th i s p a p e r d e v e l o pe d a n e w t y p e o f RP C a r c h a i z e b ric k 0 n t h e b asi s o f t h e r e s e a r c h o f t r a d i t i o n a l RP C p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y, and r e v i e
6、we d t h e i n flu e n c e o f mi x i n g p r o p o r t i o n , v i b r a t i o n mo d e a n d c u rin g s y s t e m o n t h e p e rfo rm a n c e s o f RPCTh e r e s u l t s h o w e d t h a t RPC h a d b e t t e r me c h a n i c s p e r _ f o r ma n e e a n d wo r k a b i l i t y wh e n c e me n t :
7、 s i l i c a s an d : b l as t s l a g : s i l i c a f u me a mo u n t e d t o 1 : 1 1 : O 1 4:02, a nd wa t e r b i n d e r wa s 021 I n t h e c o n d i t i o n o f s t r e a mi n g c u ri ng 。 t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h w a s a b o v e 1 1 0 MPa , fle x u r al s t r e n gth Was mo
8、r e t h a n 1 1 MPa No w t h e R P C a r c h a i z e b ri c k s h a v e b e e n s u c c e s s f u l l y a p p l i e d i n T i a n a n me n S q u a r e g r o u n d i mp rov e me n t p mj c t Ke y wo r d s : r e a c t i v e p o w d e r c o n c r e t e ; a r c h a i z e b ri c k ; p r e p a r a t i o n
9、 t e c h n o l o gy : ma t e ri a l p e r f o rm a n c e : a p p l i c a t i o n 随着工程建设的不断发展,对混凝土技术的要求越来越 高,强度较低且功能单一的传统混凝土已 经不能适应当前日 新月异的土木工程的需要和新技术革命的挑战。高性能混凝 土( H P C ) 的出现和应用在很大程度上推动了混凝土技术的进 步, 但高性能混凝土仍然存在着许多亟待解决的问题, 如高脆 性影响结构的抗震性能、 抗火性能差, 低水灰比导致收缩变形 较大等。 1 9 9 3 年法国B O U Y G U E S 公司以P i e r r
10、e R i c h a r d 为首 基金项 目: 科研院所技术开发研究专项资金项 目( 2 0 1 3 E G 1 3 2 0 8 2 ) 收稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 1 0 2 ; 修订 日期 : 2 0 1 4 0 6 2 0 作者简介: 李锐, 女, 1 9 8 6 年生, 安徽阜阳人, 工程师, 主要从事水泥混 凝土的研究 开发以及重大工程材料 的技术服务 、 开 发及 推广 。通 讯 作者: 范磊, 地址: 北京市朝阳区管庄东里 1 号东楼 2 加, 电话: 0 1 0 5l 】 6 7 4 5 0, E-ma rl: f a n l e i e b ma ma i l
11、 c o rn c n。 2 2 新型建筑材料 2 0 1 4 9 的研究小组研制出一种新的超高强度、 高耐久、 高韧性的水泥 基复合材料一活性粉末混凝土( R P c ) I _ 2 1 。R P C 作为一类新 型混凝土,不仅可获得 2 0 0 M P a 或8 0 0 M P a 的超高抗压强 度, 而且具有3 0 6 0 M P a的抗折强度, 有效地克服了普通高 性能混凝土的高脆性。R P C的优越性能使其在土木、 石油、 核 电、 市政、 海洋工程及军事设施中有着广阔的应用前景, 目 前 R P C已成为国际工程材料领域一个新的研究热点阁 。 1 工程简介 天安门地面改造工程南起天
12、安门北侧基石,北至端门南 侧基石, 施工总面积约为 1 3 2 万 , 主要是更换 1 9 9 9 年铺装 的混凝土仿古砖以 解决地面防滑和破损问题。此次改造工程 要求地面铺装材料不仅具有高性能,还要保持砖材质的传统 特色, 与故宫院内 地面的 规格、 颜色等协调一 致。 因 此, 改 造工 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李锐, 等: 活性粉末混凝土仿古砖在天安门地面改造工程中应用的研究 程使用的仿古砖采用工厂化预制, 长4 7 8 m m 、 宽2 3 8 m m 、 厚8 0 m m , 抗压 强度大于1 0 0 M P a , 抗折强度大于l 1 M P
13、 a , 耐磨度大 于2 0 , 防滑性能指标大于7 0 B P N 。 经过比 选后最终确定选用 具有超高强度、 高耐久性的新型绿色高性能材料R P C制作仿 古砖。但由于R P C对制备技术和生产工艺等都有较高的要 求, 在试验阶段就遇到蜂 窝麻面、 孔 洞多、 色差大等瓶颈问 题, 直接影响到工程的顺利推进。基于此, 本文针对R P C 材料的 制备原理、 性能及应用等方面进行了深入研究, 开发出性能指 标满足要求的R P C仿古砖, 并成功应用于天安门地面改造工 程。 2 R P C的制备原理与性能 2 1 R P C制备原理 R P C材料配制原理是 : 通过提高组分的细度与活性使
14、材料内 部的 缺陷( 孔隙 与微裂缝) 降到最少, 以 获得超高强度 与高耐久性。 因此, 提高复合物匀质性及颗粒密实度的措施是 R P C设计的根本所在。在制备时采取以下措施: ( 1 ) 用石英砂 代替粗骨料, 掺入硅灰类超细矿物粉或磨细石英粉, 以提高匀 质性; ( 2 ) 优化颗粒级配, 并且在凝固前和凝固期间加压排水, 进一步提高密实度,并最大限度地减小混入的空气以及伴随 水 化反 应而产生的 化学收缩: ( 3 ) 应用高性能 减水剂减少用水 量, 降低孔隙率; ( 4 ) 掺加微细的钢纤维以提高韧性; ( 5 ) 凝固 后热养护使R P C的反应性得到充分发挥, 改善微结构。 2
15、 2 R P C的性能特点 与普通混凝土相比较, R P C 不仅可以大量减少材料用 量, 降低建筑成本, 节约资源, 减少生产、 运输和施工能耗, 还 具有很多现有的高性能混凝土无法具备的优越性l 7 - 】q 。 ( 1 ) 力学性能 活性粉末混凝土由细石英砂、 水泥、 水、 硅灰、 钢纤维、 高 性能减水剂等组成, 与H P C 不同, R P C中 没有粗骨料, 从而使 材料内部的缺陷降到最少,并掺入细短钢纤维以提高韧性和 体积稳定性,通过蒸汽养护来加速活性粉末的水化反应和改 善微观结构, 促进细骨料与活性粉末的反应, 提高界面的粘结 力, 从而提高混凝土的各项性能。 , 因 此, 活
16、性粉末混凝土的显著特点是高强度、 高韧性、 高 耐久性。这种混凝土抗压强度可达2 0 0 M P a 以上, 是普通高 强混凝土的2 倍; 抗折强度可达 3 0 M P a 以上, 是普通高强混 凝土的4 倍; 弹性模量可达 5 0 G P a 以上, 比普通高强混凝土 高得多; 断 裂能 达2 0 0 0 0 J ,m : , 可与金属铝媲美。 ( 2 ) 耐久性 R P C 具 有优异的 耐久 性, 主要是由 于: 多种掺合料的 填 充效应和高性能减水剂的加入, 使得R P C水胶比非常小, 拌合 水几乎能完全反应,混凝土内部几乎 没有多余 水分; R P C 结构致密、 质地均匀、 抗渗
17、透性能好, 外界侵蚀介质很难渗透 到内部, 其氯离子渗透系数分别为普通混凝土和高性能混凝土 的1 5 0 和1 3 0 ; R P c 的 孔隙 率非常低, 孔径分布在纳米级, 因而具有非常好的抗冻性、 抗腐蚀性和良 好的耐磨性。 3 R P C仿古砖制备技术 3 1 原材料 ( 1 ) 水泥: 采用4 2 5低碱普通硅酸盐水泥。水泥熟料中 C 含量不大于 8 , 比表面积不大于3 5 0 m 2 k g , 其性能符合 G B 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐水泥 的规定。 ( 2 ) 骨料: 采用S i O : 含量大于 9 7 1 石英砂, 分粗粒径石 英砂( 1 0 0 6 3
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