活性粉末混凝土的配合比试验研 究
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4# 组随砂掺量增加，流动度和强度先增加后减少，当砂的 掺量为 0.9 时为宜。
5# 组随水胶比降低，流动度逐渐降低。水胶比的降低，使 RPC 水化硬化后的凝胶孔数量较少，水泥石的密实度增加，抗折 抗压强度增加。
综合考虑各因素确定各组分比例为：石英砂∶水泥∶石英粉∶硅 灰 =0.9∶1∶0.35∶0.35，减水剂掺量为水泥的 1.6%，此时 RPC 具有较 好的工作性能和力学性能。以下的试验均在此配合比下进行， 水胶比为 0.16。
0.35
195 13.7 118.6
0.40
190 13.4 106.2
0.25
165 15.9 114.7
0.30
168 16.1 119.5
3 1.43 1
0.35 1.6 0.20
0.35
172 16.7 118.4
0.40
160 18.5 123.5
0.70
168 13.0 125.0
0.90
水泥：选用 P·O42.5R 级水泥，平均粒径为 13.824 μm；石英砂：粒 径范围为 80~630 μm，平均粒径为 250 μm；其 w（SiO）2 ≥99%；硅灰 SF：贵州遵义铁合金（集团）有限责任公司生产的硅灰，灰白色 球状粉末，w（SiO2）≈92%，平均粒径为 0.2 μm，比表面积 1.8× 104 m2/kg；超细粉煤灰 UPFA：四川省江油电厂分选的 III 级粉 煤灰经振动磨磨，平均粒径 6.34 μm；原状粉煤灰FA：四川省江油 电厂分选的 III 级粉煤灰，经筛分得到，粒径范围 45~80 μm；石英 粉：采用 ZMZ-38 型振动研磨机，研磨 20 min，筛分后粒径范围 控制在 40~80 μm 之间；钢纤维：天津市贝瑞克丝钢纤维厂提供， 直径 0.2 mm，长径比 60~70；高模复合纤维（PVA 纤维）：上海博 宁工程纤维材料有限公司提供，直径 15~20 μm，长径比 300~400； 聚丙烯纤维：泰安同伴工程塑料有限公司提供，直径 15~40 μm， 长径比 450~1 300；高效减水剂（KS-JS50）：四川柯帅外加剂有 限公司生产的 KJ-JS 聚羧酸型高效减水剂，固含量为 50%，减 水率 >30%。
Province，Mianyang 621010，China）
Ab s tra ct: The influence of contents of every component，fiber categories and contents，contents of ultra-pulverized fly ash which was found as the sixth component and quartz power which was replaced by raw fly ash in the condition of different water /binder on the strength and fluidity was reviewed；also，the influence of high temperature curing on the strength was reviewed too.The result showed that RPC had better mechanics performance and workability when Silica Sand∶Cement∶FA∶UPFA∶Silica Fume：superplastic amounted to 0.9∶1∶0.35∶0.3∶0.35∶0.016，and water/binder was 0.16.In the condition of high temperature curing，the compressive strength reached 199.8 MPa without steel fiber，flexural strength was 51.1 MPa and compressive strength was 210.2 MPa and 242.6 MPa with steel fiber and polypropylene fiber respectively. Ke y w o rd s : proportional；high temperature curing；fly ash
时术兆，齐砚勇，严 云，潘思娟 （西南科技大学 先进建筑材料四川省重点实验室，四川 绵阳 621010）
摘 要： 考察了各组分掺量、纤维的种类和掺量、作为第六组分的超细粉煤灰的掺量以及原状粉煤灰取代石英粉在不同水胶比条件下对
RPC 强度和流动度的影响，同时考察了高温养护对强度的影响。结果表明：当石英砂∶水泥∶原状粉煤灰∶超细粉煤灰∶硅灰∶减水剂 =0.9∶1∶
1.2 试验方法
根据经典的 Andreasen 颗粒连续分布的紧密堆积理论，按
1 试验部分
1.1 试验原料
式（1）计算各粒径原料的用量：
D D UD
=100
P
DP DPMAX
q
（1）
收稿日期：2008-10-25
基金项目：国防科技局“国防重点学科实验室”重点培育项目（07XJGZG02）
·83·
式中：UDP—— —累计筛下百分数%； DPMAX— ——最大粒径， q—— —Fuller 指数。
0 引言
活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，缩写为 RPC） 由级配良好的细砂、水泥、石英粉、硅灰、高效减水剂等组成，是 继高强、高性能混凝土之后，研制出的一种超高强、低脆性、耐 久性优异的新型水泥基复合材料[1-3]。自问世以来，世界各国对 其进行了大量的研究，国内清华大学[4]、湖南师范大学[5-6]、福州 大学[7]等院校也分别从材料性能、掺量、配合比、养护制度、胶结 体系等方面做了很多研究工作，中南大学的谢友均等人[8-9]以超 细粉煤灰（Ultra-Pulverized Fly Ash，简称 UPFA）取代常规 RPC 中的磨细石英砂，配制出了较高性能的 RPC。笔者通过掺入超 细低等级粉煤灰作为第六组分和经筛分的原状粉煤灰取代石 英粉，用 P·O 42.5R 级水泥通过试验，在未掺钢纤维的情况下， 配制出热养护条件下 7 d 抗压强度达 169.6 MPa，抗折强度为 28.3 MPa，高温养护抗压强度达 199.8 MPa；掺加钢纤维热养护 下抗折强度为 51.1 MPa，抗压强度为 178.9 MPa，高温养护下抗 折强度为 48.9 MPa，抗压强度为 210.2 MPa，掺加聚丙烯纤维在 高温养护时达 242.6 MPa 的 RPC。
0.35∶0.3∶0.35∶0.016，水胶比为 0.16，RPC 具有较好的力学性能和工作性能。在高温养护条件下，不掺纤维时抗压强度达到 199.8 MPa，加入
钢纤维和聚丙烯纤维时，抗折强度为 51.1 MPa，而抗压强度分别高达 210.2 MPa 和 242.6 MPa。
关键词： 配合比；高温养护；粉煤灰
1# 组，随减水剂掺量的增加，体系的流动度逐渐增加，而抗折、 抗压强度先增加后降低，当减水剂掺量为水泥的 1.6%（质量分数）， RPC 的流动度未达到饱和点，随减水剂掺量增加继续增加，但强 度达到最大，主要是因为随减水剂掺量增加，RPC 流动度增加，体 系包裹的气体量少，使 RPC 的成型密实度增加，当掺量超过 1.6% 时，由于体系包裹的气体量增加，虽然流动度较大，但成型密实度降 低，强度降低。综合考虑强度和流动度，减水剂掺量为 1.6%时为佳。
中图分类号： TU528.041
文献标志码： A
文章编号： 1002- 3550（2009）04- 0083- 04
Pro p o rtio n a l e xp e rim e n ta l o f re a ctive p o w e r co n cre te
SHI Shu-zhao，QI Yan-yong，YAN Yun，PAN Si-juan （School of Material Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Key Laboratory for Building Materials of Sichuan
（1）热水养护：在 90 ℃热水中养护 3 d，后标养到测试龄期； （2）高温养护：拆模后在 200 ℃高温下养护 6 h，后标养到 测试龄期。 对经过热水养护和高温养护到达龄期的试件，按 GB/T17671— 1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》进行抗折、抗压强度测定。
2 试验结果及讨论
172 12.9 127.4
4
1 0.35 0.35 1.6 0.20
1.10
163 16.0 108.4
1.30
154 18.9 111.1
0.18 178 23.5 5 0.90 1 0.35 0.35 1.8 0.16 155 27.5
0.14 可成型 28 0.12 难成型 32.6
123.7 135.5 142.7 145.7
当 q=0.33 时达到紧密堆积。此时，石英砂∶水泥∶石英粉∶硅 灰 =1.43∶1∶0.25∶0.2。在此配合比的基础上，通过改变各组分的用 量以及 UPFA 的不同掺量等得到 RPC 的试验配合比。
将称好的水泥、硅灰、石英粉、倒入砂浆搅拌锅中干拌 1 min， 再加入石英砂搅拌 1 min，掺入一半纤维搅拌 2 min，后将用一 半水溶解的高效减水剂倒入搅拌锅慢搅 2 min，加入另一半纤 维慢拌 2 min，再加入另一半水搅拌 2 min，最后快搅 4 min。搅 拌后注入 40 mm×40 mm×160 mm 三联胶砂试模中。标准养护 24 h 后拆模，编号后分别养护，测 7 d 强度。养护条件如下：
2.2 粉煤灰对 R PC 强度和流动度的影响
2.2.1 UPFA 掺量对 RPC 强度和流动度的影响 由图 1、2 可知，UPFA 的掺入，胶凝材料用量增加，在相同
水胶比条件下，RPC 的强度和流动度都较不掺 UPFA 时高。随 UPFA 掺量的增加，RPC 的强度和流动度先增加后降低，当掺量为 水泥质量分数的 0.3 时，其抗压强度达到最大，为 150.4 MPa；流 动度为 175 mm，比掺量为 0.4 时略低。一方面是因为 UPFA 的 掺入，胶凝材料的总量增加，绝对用水量和减水剂的量增加，使 流动度增加，有利于 RPC 的成型密实；另一方面 UPFA 的粒度 分布在水泥和硅灰之间，使体系的颗粒分布更加合理，从而提 高整个体系的密实度，使强度增加。
2009 年 第 4 期（ 总 第 234 期 ） Number 4 in 2009（Total No.234）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2009.04.024
混
凝
土
Concrete
原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE
活性粉末混凝土的配合比试验研究 Nhomakorabea165 12.8 113.4
1 1.43 1 0.20 0.3 1.6 0.20 195 15.9 128.4
1.8
234 11.9 85.6
2.0
250 10.4 77.3
0.20
225 12.1 78.6
0.25
226 12.7 83.6
2 1.43 1 0.20 0.30 1.6 0.20 212 12.7 84.9
·84·
2# 组随硅灰掺量增加，强度增加，流动度降低，主要是因为 硅灰的填充效应和表面效应，综合考虑强度和流动度，硅灰掺 量为 0.35 为佳。
3# 组随石英粉掺量的增加，因为石英粉的弹性模量较高，抗 折抗压强度呈增长趋势，当石英粉掺量为 0.35 时，流动度最大， 为 172 mm，抗折强度为 16.7 MPa，抗压强度为 118.4 MPa，此时 掺量较适宜。
2.1 不同组分掺量对 R PC 强度和流动度的影响
各组分掺量对 RPC 力学性能和工作性能的影响见表 1。
表 1 各组分掺量对 RPC 强度和流动度的影响
KS-JS50 流动度 抗折强度 抗压强度
编号 砂 水泥 石英砂 硅灰
W/B
/%
/mm /MPa /MPa
1.2
167 12.9 104.1
1.4
5# 组随水胶比降低，流动度逐渐降低。水胶比的降低，使 RPC 水化硬化后的凝胶孔数量较少，水泥石的密实度增加，抗折 抗压强度增加。
综合考虑各因素确定各组分比例为：石英砂∶水泥∶石英粉∶硅 灰 =0.9∶1∶0.35∶0.35，减水剂掺量为水泥的 1.6%，此时 RPC 具有较 好的工作性能和力学性能。以下的试验均在此配合比下进行， 水胶比为 0.16。
0.35
195 13.7 118.6
0.40
190 13.4 106.2
0.25
165 15.9 114.7
0.30
168 16.1 119.5
3 1.43 1
0.35 1.6 0.20
0.35
172 16.7 118.4
0.40
160 18.5 123.5
0.70
168 13.0 125.0
0.90
水泥：选用 P·O42.5R 级水泥，平均粒径为 13.824 μm；石英砂：粒 径范围为 80~630 μm，平均粒径为 250 μm；其 w（SiO）2 ≥99%；硅灰 SF：贵州遵义铁合金（集团）有限责任公司生产的硅灰，灰白色 球状粉末，w（SiO2）≈92%，平均粒径为 0.2 μm，比表面积 1.8× 104 m2/kg；超细粉煤灰 UPFA：四川省江油电厂分选的 III 级粉 煤灰经振动磨磨，平均粒径 6.34 μm；原状粉煤灰FA：四川省江油 电厂分选的 III 级粉煤灰，经筛分得到，粒径范围 45~80 μm；石英 粉：采用 ZMZ-38 型振动研磨机，研磨 20 min，筛分后粒径范围 控制在 40~80 μm 之间；钢纤维：天津市贝瑞克丝钢纤维厂提供， 直径 0.2 mm，长径比 60~70；高模复合纤维（PVA 纤维）：上海博 宁工程纤维材料有限公司提供，直径 15~20 μm，长径比 300~400； 聚丙烯纤维：泰安同伴工程塑料有限公司提供，直径 15~40 μm， 长径比 450~1 300；高效减水剂（KS-JS50）：四川柯帅外加剂有 限公司生产的 KJ-JS 聚羧酸型高效减水剂，固含量为 50%，减 水率 >30%。
Province，Mianyang 621010，China）
Ab s tra ct: The influence of contents of every component，fiber categories and contents，contents of ultra-pulverized fly ash which was found as the sixth component and quartz power which was replaced by raw fly ash in the condition of different water /binder on the strength and fluidity was reviewed；also，the influence of high temperature curing on the strength was reviewed too.The result showed that RPC had better mechanics performance and workability when Silica Sand∶Cement∶FA∶UPFA∶Silica Fume：superplastic amounted to 0.9∶1∶0.35∶0.3∶0.35∶0.016，and water/binder was 0.16.In the condition of high temperature curing，the compressive strength reached 199.8 MPa without steel fiber，flexural strength was 51.1 MPa and compressive strength was 210.2 MPa and 242.6 MPa with steel fiber and polypropylene fiber respectively. Ke y w o rd s : proportional；high temperature curing；fly ash
时术兆，齐砚勇，严 云，潘思娟 （西南科技大学 先进建筑材料四川省重点实验室，四川 绵阳 621010）
摘 要： 考察了各组分掺量、纤维的种类和掺量、作为第六组分的超细粉煤灰的掺量以及原状粉煤灰取代石英粉在不同水胶比条件下对
RPC 强度和流动度的影响，同时考察了高温养护对强度的影响。结果表明：当石英砂∶水泥∶原状粉煤灰∶超细粉煤灰∶硅灰∶减水剂 =0.9∶1∶
1.2 试验方法
根据经典的 Andreasen 颗粒连续分布的紧密堆积理论，按
1 试验部分
1.1 试验原料
式（1）计算各粒径原料的用量：
D D UD
=100
P
DP DPMAX
q
（1）
收稿日期：2008-10-25
基金项目：国防科技局“国防重点学科实验室”重点培育项目（07XJGZG02）
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式中：UDP—— —累计筛下百分数%； DPMAX— ——最大粒径， q—— —Fuller 指数。
0 引言
活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，缩写为 RPC） 由级配良好的细砂、水泥、石英粉、硅灰、高效减水剂等组成，是 继高强、高性能混凝土之后，研制出的一种超高强、低脆性、耐 久性优异的新型水泥基复合材料[1-3]。自问世以来，世界各国对 其进行了大量的研究，国内清华大学[4]、湖南师范大学[5-6]、福州 大学[7]等院校也分别从材料性能、掺量、配合比、养护制度、胶结 体系等方面做了很多研究工作，中南大学的谢友均等人[8-9]以超 细粉煤灰（Ultra-Pulverized Fly Ash，简称 UPFA）取代常规 RPC 中的磨细石英砂，配制出了较高性能的 RPC。笔者通过掺入超 细低等级粉煤灰作为第六组分和经筛分的原状粉煤灰取代石 英粉，用 P·O 42.5R 级水泥通过试验，在未掺钢纤维的情况下， 配制出热养护条件下 7 d 抗压强度达 169.6 MPa，抗折强度为 28.3 MPa，高温养护抗压强度达 199.8 MPa；掺加钢纤维热养护 下抗折强度为 51.1 MPa，抗压强度为 178.9 MPa，高温养护下抗 折强度为 48.9 MPa，抗压强度为 210.2 MPa，掺加聚丙烯纤维在 高温养护时达 242.6 MPa 的 RPC。
0.35∶0.3∶0.35∶0.016，水胶比为 0.16，RPC 具有较好的力学性能和工作性能。在高温养护条件下，不掺纤维时抗压强度达到 199.8 MPa，加入
钢纤维和聚丙烯纤维时，抗折强度为 51.1 MPa，而抗压强度分别高达 210.2 MPa 和 242.6 MPa。
关键词： 配合比；高温养护；粉煤灰
1# 组，随减水剂掺量的增加，体系的流动度逐渐增加，而抗折、 抗压强度先增加后降低，当减水剂掺量为水泥的 1.6%（质量分数）， RPC 的流动度未达到饱和点，随减水剂掺量增加继续增加，但强 度达到最大，主要是因为随减水剂掺量增加，RPC 流动度增加，体 系包裹的气体量少，使 RPC 的成型密实度增加，当掺量超过 1.6% 时，由于体系包裹的气体量增加，虽然流动度较大，但成型密实度降 低，强度降低。综合考虑强度和流动度，减水剂掺量为 1.6%时为佳。
中图分类号： TU528.041
文献标志码： A
文章编号： 1002- 3550（2009）04- 0083- 04
Pro p o rtio n a l e xp e rim e n ta l o f re a ctive p o w e r co n cre te
SHI Shu-zhao，QI Yan-yong，YAN Yun，PAN Si-juan （School of Material Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Key Laboratory for Building Materials of Sichuan
（1）热水养护：在 90 ℃热水中养护 3 d，后标养到测试龄期； （2）高温养护：拆模后在 200 ℃高温下养护 6 h，后标养到 测试龄期。 对经过热水养护和高温养护到达龄期的试件，按 GB/T17671— 1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》进行抗折、抗压强度测定。
2 试验结果及讨论
172 12.9 127.4
4
1 0.35 0.35 1.6 0.20
1.10
163 16.0 108.4
1.30
154 18.9 111.1
0.18 178 23.5 5 0.90 1 0.35 0.35 1.8 0.16 155 27.5
0.14 可成型 28 0.12 难成型 32.6
123.7 135.5 142.7 145.7
当 q=0.33 时达到紧密堆积。此时，石英砂∶水泥∶石英粉∶硅 灰 =1.43∶1∶0.25∶0.2。在此配合比的基础上，通过改变各组分的用 量以及 UPFA 的不同掺量等得到 RPC 的试验配合比。
将称好的水泥、硅灰、石英粉、倒入砂浆搅拌锅中干拌 1 min， 再加入石英砂搅拌 1 min，掺入一半纤维搅拌 2 min，后将用一 半水溶解的高效减水剂倒入搅拌锅慢搅 2 min，加入另一半纤 维慢拌 2 min，再加入另一半水搅拌 2 min，最后快搅 4 min。搅 拌后注入 40 mm×40 mm×160 mm 三联胶砂试模中。标准养护 24 h 后拆模，编号后分别养护，测 7 d 强度。养护条件如下：
2.2 粉煤灰对 R PC 强度和流动度的影响
2.2.1 UPFA 掺量对 RPC 强度和流动度的影响 由图 1、2 可知，UPFA 的掺入，胶凝材料用量增加，在相同
水胶比条件下，RPC 的强度和流动度都较不掺 UPFA 时高。随 UPFA 掺量的增加，RPC 的强度和流动度先增加后降低，当掺量为 水泥质量分数的 0.3 时，其抗压强度达到最大，为 150.4 MPa；流 动度为 175 mm，比掺量为 0.4 时略低。一方面是因为 UPFA 的 掺入，胶凝材料的总量增加，绝对用水量和减水剂的量增加，使 流动度增加，有利于 RPC 的成型密实；另一方面 UPFA 的粒度 分布在水泥和硅灰之间，使体系的颗粒分布更加合理，从而提 高整个体系的密实度，使强度增加。
2009 年 第 4 期（ 总 第 234 期 ） Number 4 in 2009（Total No.234）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2009.04.024
混
凝
土
Concrete
原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE
活性粉末混凝土的配合比试验研究 Nhomakorabea165 12.8 113.4
1 1.43 1 0.20 0.3 1.6 0.20 195 15.9 128.4
1.8
234 11.9 85.6
2.0
250 10.4 77.3
0.20
225 12.1 78.6
0.25
226 12.7 83.6
2 1.43 1 0.20 0.30 1.6 0.20 212 12.7 84.9
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2# 组随硅灰掺量增加，强度增加，流动度降低，主要是因为 硅灰的填充效应和表面效应，综合考虑强度和流动度，硅灰掺 量为 0.35 为佳。
3# 组随石英粉掺量的增加，因为石英粉的弹性模量较高，抗 折抗压强度呈增长趋势，当石英粉掺量为 0.35 时，流动度最大， 为 172 mm，抗折强度为 16.7 MPa，抗压强度为 118.4 MPa，此时 掺量较适宜。
2.1 不同组分掺量对 R PC 强度和流动度的影响
各组分掺量对 RPC 力学性能和工作性能的影响见表 1。
表 1 各组分掺量对 RPC 强度和流动度的影响
KS-JS50 流动度 抗折强度 抗压强度
编号 砂 水泥 石英砂 硅灰
W/B
/%
/mm /MPa /MPa
1.2
167 12.9 104.1
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