【摘要】：活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,簡稱RPC)是一種繼高強度、高性能混凝土之后,于二十世紀(jì)末由法國布伊格(Bouygues)公司研究成功的一種超高強、低脆性、耐久性優(yōu)異并具有廣闊應(yīng)用前景的新型超高強混凝土。目前,RPC制備工藝并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),且耐久性研究體系尚不完善。本文基于規(guī)范《活性粉末混凝土》GB/T 3187-2015中對RPC制備的基本原則,對RPC的制備工藝進(jìn)行研究,以獲得質(zhì)地均勻、密實度高的活性粉末混凝土。在此基礎(chǔ)上,對其抗碳化性能、氯離子擴(kuò)散系數(shù)及抗溶蝕性能等耐久性能進(jìn)行試驗研究,明確RPC的耐久性退化規(guī)律,完善其耐久性研究體系。本文的主要研究內(nèi)容有:(1)RPC混凝土制備工藝研究:通過試驗,研究消泡劑、振搗方式、模板種類、養(yǎng)護(hù)條件等因素對降低硬化RPC氣孔面積率的作用,并研究氣孔的存在對成型RPC抗壓強度的影響。試驗結(jié)果表明:消泡劑可有效降低RPC中約50%的氣孔面積率;采用木模澆筑、分層振搗可進(jìn)一步降低氣孔面積率;氣孔的存在對RPC強度的影響甚微;高溫養(yǎng)護(hù)可提高RPC抗壓強度約37%;對于RPC混凝土,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件不可等效替代高溫?zé)崴B(yǎng)護(hù)。最后提出適用于RPC混凝土的最優(yōu)配合比參數(shù)、通用澆筑方式、外加劑選擇、模板選擇以及養(yǎng)護(hù)方式。(2)RPC抗碳化性能及抗氯離子侵蝕性能研究:對RPC進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)碳化試驗和RCM快速氯離子遷移試驗,試驗結(jié)果顯示:RPC經(jīng)28d碳化試驗后,最終碳化深度為0 mm,而C50混凝土的28 d碳化深度約10.6 mm;非穩(wěn)態(tài)氯離子遷移系數(shù)為0.87?10~-1313 m~2/s~1.1?10~-1313 m~2/s,而C50混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)為7?10~(-13)~9?10~-1313 m~2/s。試驗結(jié)果表明:RPC的抗碳化性能和抗氯離子滲透性能十分優(yōu)越。(3)RPC混凝土抗溶蝕性能試驗研究:溶蝕是水工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性退化的重要原因之一,目前針對流水表面接觸下的RPC的溶蝕問題鮮有報道。為研究RPC抗溶蝕性能,本文設(shè)計一種模擬河道腐蝕試驗裝置,在NH_4Cl溶液環(huán)境和自來水環(huán)境兩種水質(zhì)條件下,對RPC進(jìn)行為期90 d的溶蝕侵蝕試驗,研究RPC溶蝕深度、材料強度等性能隨時間的演化規(guī)律;對溶蝕各階段RPC試件進(jìn)行SEM電鏡和X衍射試驗,觀察其微觀結(jié)構(gòu)變化及定性分析成分變化。試驗結(jié)果表明:6 mol/L的NH_4Cl溶液具有顯著的加速溶蝕作用,其鈣溶蝕因子為0.3696,約為自來水環(huán)境溶蝕效應(yīng)的52倍;RPC立方體抗壓強度隨著溶蝕時間增加而降低,與未溶蝕的RPC試件相比,溶蝕90 d后的抗壓強度下降了26%。(4)RPC抗溶蝕性能數(shù)值模擬研究:基于試驗結(jié)果分析RPC鈣溶蝕量和溶蝕時間的相關(guān)關(guān)系,建立經(jīng)驗公式;采用COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件中稀物質(zhì)傳遞物理場和對流-擴(kuò)散方程,建立RPC鈣溶出量的模型;采用溶蝕試驗結(jié)果對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗證,獲得有效的RPC混凝土鈣溶蝕傳輸模型。
【圖文】：

3#石英砂 5#石英砂 8#石英砂圖 2-1 各類原材料各原材料主要性能指標(biāo)有：（1）水泥：安徽寧國生產(chǎn)的“海螺牌”P·Ⅱ52.5 硅酸鹽水泥，比表面積在 300m2/kg~400m2/之間；（2）硅灰：四川生產(chǎn)的硅灰粉，比表面積大于 18000 m2/kg；（3）礦粉：蘇州生產(chǎn)的 S95 級礦粉，比表面積大于 440 m2/kg；（4）石英砂：采用三種粒徑，分別為 3#、5#、8#，最大粒徑為 4 mm，最小粒徑為 0.08 mm（5）減水劑：聚羧酸高效減水劑，黃褐色液體，減水率為 30%；（6）消泡劑：江蘇金湖生產(chǎn)的“格雷特”牌消泡劑，乳白色粘稠狀液體；（7）拌和水：普通自來水。本文試件配合比設(shè)計見表 2-1。

(a) 攪拌機(jī) (b) 振動臺 (c) 高溫養(yǎng)護(hù)水箱圖 2-2 制備設(shè)備2.1.4 RPC 制作與養(yǎng)護(hù)試配時發(fā)現(xiàn)，RPC 攪拌時先將干料攪拌均勻后再加入骨料繼續(xù)攪拌均勻，可顯著減少揚塵、進(jìn)而減少活性粉末的質(zhì)量損失。因此本文先將硅灰、水泥依次倒入攪拌鍋中，干拌 2 分鐘后膠凝材料混合均勻；后加入石英砂繼續(xù)干拌 2 分鐘，所有干料均可攪拌均勻；隨后將外加劑與水混合均勻的懸濁液的 50%加入干料中，攪拌 4 分鐘后將剩余 50%倒入鍋中，繼續(xù)攪拌 2 分鐘左右，混合物開始出漿；繼續(xù)攪拌 2 分鐘后方可進(jìn)行澆筑。在試配時，外加劑、澆搗方式、模板種類等因素是本節(jié)的主要研究對象，詳細(xì)信息如表 2-2所示。其中，澆搗方式有兩種：（1）分段式澆搗：先將一半混凝土澆注于立方體試模中，隨即將試模置于振動臺上振動 2~3 分鐘，，用攪拌棒將模具中的混凝土攪拌均勻，再繼續(xù)振搗 2~3 分鐘；（2）整澆式澆搗，即將全部混凝土澆注于立方體試模置于振動臺上，振動 5~6 分鐘，振動
【學(xué)位授予單位】：浙江科技學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU528

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本文編號：2589492