在不影响活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，简称RPC）性能的前提下，用超细矿粉代替价格较高的硅灰来配制RPC，对RPC的推广和在工程中大量使用具有十分重要的意义。本文通过正交试验、粗细石英砂最优配比试验、钢纤维掺量试验，成功配制出了性能满足标准要求的超细矿粉活性粉末混凝土。0前言
采用RPC制造的电缆槽盖板具有优异的力学性能和耐久性能，将其应用于工程结构中，可以解决普通混凝土构件抗拉强度低、脆性大、体积稳定性不良等缺点，同时兼具易于造型、外形美观、质轻、易于施工等优点。超细矿粉与硅灰属于火山灰质材料，超细矿粉相比硅灰具有更高的活性，能填充和细化RPC的微观结构。用超细矿粉配制RPC，对RPC的推广和在工程中大量使用具有十分重要的意义。本文通过正交试验、粗细石英砂最优配比试验、钢纤维掺量试验，成功配制出了性能满足标准要求的超细矿粉活性粉末混凝土。
1原材料、试件制备与试验方法1.1原材料及性能指标
（1）水泥：根据试验的需要，选用哈尔滨水泥厂生产的天鹅牌P·O42.5级水泥，其物理力学性能见表1。
表1水泥物理-力学性能
（2）超细矿粉：选用济南鲁新新型建材有限公司（昂国集团旗下合资公司）生产的P型（Vcem）微米级超活性矿粉，其性能见表2。
表2超细矿粉的性能（鲁新公司提供）
（3）石英砂：选用哈尔滨晶华材料有限公司生产的10~20目和20~40目的两种精制石英砂，其性能指标见表3。
表3石英砂的筛分结果（%）
（4）钢纤维：选用鞍山昌宏钢纤维厂生产的表面镀铜平直超细钢纤维，长度l=12mm，直径d=0.2mm，长径比l?d=60。
（5）减水剂：选用北京建工新兴科贸有限公司生产的“皇建”牌FSN聚羧酸系高效减水剂，其性能指标如表4所示。
表4减水剂的性能指标
（6）消泡剂：白色粉末状固态消泡剂。
（7）水：哈尔滨地区自来水。
1.2试件制备与试验方法
本文的试验样品在水泥胶砂搅拌机上完成，完成后根据《水泥胶砂流动度测定方法》（GB/T-），立即使用水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌），测定拌合物的流动度，然后成型养护。
按《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T-）的规定试验步骤测定砂浆的抗折强度和抗压强度
2材料组成对RPC力学性能的影响2.1正交试验
以每立方米水泥的用量、超细矿粉与水泥之比、骨胶比三因素，选用正交表L9（34）做三因素三水平的正交试验。正交试验的因素与水平如表5所示。本次试验的水胶比定为0.2，粗细石英砂的比例选用1：1，减水剂掺量为胶凝材料的2%，未掺钢纤维。表6是正交试验的试验配合比及试件强度测试结果。
表5因素水平
表6试验方案与试验结果
表7、8是正交试验的抗压强度、抗折强度极差分析结果。表7、8中K与k分别指的是A、B、C三因素中，各自的1水平、2水平、3水平所对应的试验指标(抗压强度、抗折强度)之和与平均值，例如表7中KA1、kA1分别指的是A因素的1水平所对应的抗压强度之和及抗压强度之和的平均值，即KA1=94.1+.1+.5=.7，kA1=KA1?3=.2。
表7抗压强度极差分析
表8抗折强度极差分析
由上表可知，A因素三个水平所对应的抗压强度及抗折强度平均值表现出相同的规律，即kA1﹥kA3﹥kA2，说明A因素的1水平是A因素的优水平；同理，B因素中kB2﹥kB3﹥kB1，优水平为B2；而C因素水平对应的抗压强度及抗折强度平均值有所不同，前者优水平为C2，后者为C2或C3。因此，综合抗压强度、抗折强度分别为试验指标的分析结果可知，三因素的最优组合为A1、B2、C2，即水泥用量为kg?m3，超细矿粉与水泥之比为0.4，骨胶比为1.1。
同时结合表7及表8可以看出，A、B、C三因素的极差值均表现出RA＞RB＞RC的结果，说明三个因素中，每立方米水泥的用量对RPC强度的影响最大，超细矿粉与水泥之比的影响次之，骨胶比的影响最小。
2.2石英砂的粗细比对RPC力学性能的影响
本次试验选取粒径分别在0.6~1.18mm和1.18~2.36mm两种范围内的石英砂作为RPC的原料。按粗细比例分别为：0、90：10、80：20、70：30、60：40、50：50、40：60、30：70、20：80、10：90、0：配制成11组，通过强度试验来确定粗细石英砂的最佳比例。试验配合比及强度试验测试结果如表9所示。
表9石英砂的粗细比对RPC性能的影响
由上表数据可以看出，试件的抗压强度随着粗石英砂比例的增加而增大。当石英砂全部使用细砂时，试件的抗压强度很低，只有.4MPa。当粗石英砂含量达到80%时，试件的抗压强度达到.6MPa，超过了MPa，与完全使用细石英砂比，增幅达17.1%；当完全使用粗砂时，试件的抗压强度达到了.9MPa，与完全使用细石英砂相比，强度增加了26.5MPa，增幅达23.6%。说明完全使用粗石英砂对RPC抗压强度的贡献，要高于使用细石英砂或两种石英砂混掺对RPC抗压强度的贡献。
另外由表可知，试件抗折强度随着粗石英砂含量的增加并没有发生大幅度增加或降低现象，而是在20~24MPa这个范围内上下波动。说明在本试验中石英砂总量不变的情况下，粗细比例不同，对RPC的强度影响不大。
以上结论与最大密实度级配理论不符，可能原因是粗石英砂与细石英砂相比，强度高、弹性模量大，对RPC强度的贡献大。而RPC原料中没有粒径更大的粗骨料，石英砂就承担了活性粉末混凝土中粗骨料的作用，骨料质量越好、强度越高，混凝土强度也就越高。
2.3钢纤维掺量对RPC力学性能的影响
本次试验选取6组试件，按钢纤维与混凝土的体积比分别为0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的量将钢纤维掺入RPC中。水泥的用量为kg?m3，超细矿粉的用量为kg?m3，石英砂全部选用粗砂，用量为1kg?m3，测试结果如表10所示。
表10钢纤维掺量对RPC力学性能的影响
由表10可以看出，钢纤维的体积掺量对RPC的流动度影响很大，不掺情况下流动度可达到mm，可自由流动；当掺量为2.5%时，浆体粘稠无法自由流动。同时，RPC试件抗压强度及抗折强度均随着钢纤维体积掺量的增加而增大，当掺量为1%时，抗压强度超过MPa，抗折强度超过18MPa，均能满足标准要求。因此，在满足强度标准的前提下，综合考虑流动性、经济性，选用掺量最小的钢纤维。
综合以上分析可知，用超细矿粉代替硅灰后，配制成的活性粉末混凝土仍然具有优异的力学性能。
3结论本文选用比表面积超过cm2?g的超细矿粉作为矿物掺合料，取代经典RPC原料中价格较高的硅灰，在参照前人获得的RPC配合比的基础上，结合本实验室所使用的原材料，通过正交试验、粗细石英砂最优配比试验、钢纤维掺量试验，成功配制出了性能满足标准要求的超细矿粉活性粉末混凝土。并得出以下主要结论：
（1）通过正交设计试验确定了超细矿粉活性粉末混凝土的基本配合比为：水泥kg?m3，超细矿粉kg?m3，石英砂1kg?m3；
（2）本试验中所用两种石英砂，随着粗细比的提高，超细矿粉活性粉末混凝土的力学强度随之提高，当粗细比例为：0时为最大；
（3）在超细矿粉活性粉末混凝土中，钢纤维体积掺量为1%时，其抗压强度超过MPa，抗折强度超过18MPa，满足标准要求。
来源：微神新材
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