紧密堆积理论在设计活性粉末混凝土中的应用

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发布时间：2021-09-27

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紧密堆积理论在设计活性粉末混凝土中的应用
王谦
(山东省建筑科学研究院，山东济南 250031)
摘要：根据紧密堆积理论和原材料的粒径理论分布值，应用 Dinger．Funk方程设计出不同分布模数下的粉末混凝土配合比，并对活性
粉末混凝土的物理力学性能进行 TN试。结果表明应用紧密堆积理论设计活性粉末混凝土是可行的。
关键词：活性粉末混凝土；颗粒级配模型；分布模数
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)12—0129—03
Application of close packing theory in the design of RPC
WANGQian
(ShandongProvincialAcademyofBuilding Science，Jinan250031，China)
Abstract： According to the theory ofclose packing and the distribution ofraw material particles，Dinger-Funk equation was used to design the
mix proportion of reactive powder concrete，also the physical and mechanical properties of reactive powder concrete were tested．The results
showed that using close packing theory to design reactive powder concrete was feasible．
Keyw ords： reactivepowder concrete；particle gradationmodel；distributionm odulus
0 引言
活性粉末混凝土 (Reactive Powder Concrete，简称 RPC)自
1993年由法国 Bouygues公司 Richardr 等人率先研制成功以来，
由于具有良好的力学性能和优异的耐久性能，受到世界范围内
工程建设领域的重视。我国铁道部科技司于 2006年颁布了《客
运专线活性粉末混凝土(RPc)材料人行道挡板、盖板暂行技术
条件》，针对活性粉末混凝土在高速铁路客运专线中的应用，制
订了详细的技术要求、检测规则和验收标准；铁道部工程管理
中心于2009编写出版了《活性粉末混凝土构件施工要点手册》；
现在客运专线铁路路基、桥梁电缆槽盖板都统一按活性粉末混
凝土(RPc)盖板设计施T ，为活性粉末混凝土在高速铁路客运
专线中的应用创造了条件。随着京津、郑西、武广、京沪、石太等
多条高速铁路及客运专线的陆续开丁建设，活性粉末混凝土的
应用会越来越广泛。
RPC是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强混凝土。普
通混凝土是一种非均质材料，其中集料特别是粗集料与水泥界
面处是混凝土内最薄弱的环节，也是提高混凝土强度首先要考
虑的减少或消除的因素。人们认识到混凝土集料粒径与其界面
的微裂缝尺寸和扩展有直接关系，因此在高强高性能}昆凝土中，
使用的粗集料最大粒径趋小化。在活性粉末混凝土中，采用石英
砂代替粗骨料，提高材料的匀质性，减少混凝土的内部缺陷。
为了设计出满足要求的活性粉末混凝土，配合比设计应遵
循以下原则：
(1)选用低水化热和较低碱含量的水泥，避免使用早期强
度高的水泥和含 cA 高的水泥。
(2)水胶比应控制在 0．20以下。
收稿日期：2012_06_o6
(3)在材料组成中掺入活性粉末混凝土专用复合掺合料。
(4)选用活性粉末混凝土专用减水剂，降低拌和水量。
1 颗粒级配模型
颗粒级配技术在提高固体混合料宏观力学性能方面具有
显著优势，其理论基础是在大尺寸颗粒堆积的体系空隙中填充
粒径较小的颗粒，再在大、小颗粒空隙中填充粒径更小的颗粒，
直至颗粒间空隙率达到最小。
级配良好的骨料，将同时达到经济陛、工作性和安全性。以往
认为水泥浆为主要强度来源，事实上，混凝土的强度的传递是通过
骨料来达到的。即使没有水泥浆体，骨料也可以通过嵌挤结构来传
递荷载，骨料级配良好是有许多好处的。比较典型的颗粒群密实堆
积模型包括 Aim和 Goff模型、Kapplyi模型、Andreasen模型以及
Dinger-Funk模型等C2]。前两类属于间断级配模型，其前提条件
是利用材料平均粒径来描述各级填充料的颗粒特征，因而不能
完全体现材料的粒径分布状况，易导致较大的设计误差(特别
是材料粒径分布范围较宽时)。Andreasen是经典连续堆积理论
的倡导者，以统计类似为基础提出了连续分布粒径的堆积模型：
= (
式中：U(D )——累计筛下颗粒百分含量；
DP—— 当前粒径，Izm；
DPL——最大粒径，Izm；
q—— fuller指数。
在此方程中，需要无限小尺寸的颗粒，为使实际分布的气
孔率最小，fuller指数的最佳值应为 O．33~0．55。尽管 Andreasen
方程描述了理想的颗粒尺寸分布，但实际分布中最小颗粒的尺