活性粉末混凝土耐久性研究（2）

第二章　原材料及试验方法 
　　RPC混泥土一般由水泥，细砂，硅灰，石英粉和高效减水剂组成，结合我国的实际情况，我们将石英粉用粉煤灰代替，且由于这样配制成型制作出的试件抗压强度达不到使用的要求，我们在其中加入钢纤维，以提高其抗折性能。 

2.1　试验原材料及基本性能 
　　试验原材料：水泥，粉煤灰，硅粉，砂，钢纤维，减水济，水 

（1）水泥 
　　海星小野田P.Ⅱ型525R硅酸盐水泥，查阅资料可得： 
　　水泥的性能见表2－1： 

（2）掺合料 
a  粉煤灰 
采用妈湾电厂产一级粉煤灰，灰褐色。 
b  硅粉： 
　　采用中国贵州遵义铁合金厂产山鹰牌硅粉，灰白色。 

(3)细骨料 
东莞河砂（用0.63mm筛子过筛）； 
含泥量：0.5 

(4)外加剂 
　　KFDN-SP3000高效减水剂； 

(5)钢纤维 
　　嘉兴市经纬钢纤维有限公司产平直型钢纤维，规格：15-40mm，等效直径0.3-0.8mm；长径比：30～60；抗拉强度≧380MPa及其他异性钢纤维。 

（6）水 
　　普通自来水 

2.2　试验方法 
2.2.1　试件的制作与养护  
(1) 试件制作 
   按GB/T50081-2002,采用60L混凝土搅拌机，先将钢纤维放进搅拌机3分钟进行分散，然后加入胶凝材料和细沙干搅3分钟，再加入一半水和外加剂搅拌3分钟，最后加入另一半水搅拌3分钟。测定塌落度和扩展度。 
　　用振动台振实制作试件应该按下述方法进行： 
1）将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。 
2）试模应附着或固定在振动台上，振动时试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止；不得过振。 

(2) 试件养护 
　　标准养护按GB/T50081-2002，一天拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95℃以上的标准养护室中养护。标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10～20mm试件表面应保持湿润，并不被水直接冲淋；标准养护龄为28天。热养护为一天拆模放进养护箱内，在6小时内升温至90摄氏度，在90摄氏度蒸养3天。 

2.2.2  RPC强度和耐久性试验方法  
（1） RPC抗压强度试验 
a试验注意事项 
1）试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。 
2）将试件安放在试验机的下压板或垫板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件或钢垫板接近时，调准球座，使接触均衡。 
3）在实验过程中应连续均匀地加荷，取每秒钟0.8～1.0mpa。 
4）当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏。然后记录破坏荷载。 
b试件抗压强度试验结果计算方法： 
　　混凝土立方体抗压强度应按下式计算： 
fcc＝F/A 

式中  fcc——混凝土立方体试件抗压强度（mpa）； 
       F——试件破坏荷载（N）； 
       A——试件承压面积（mm²）。 
   混凝土立方体抗压强度计算应精确到0.1mpa。 

(2)劈裂抗拉强度试验 
a 劈裂抗拉强度试验步骤： 
1）试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。 
2）将试件放在试验机下压板的中心位置，劈裂承压面和劈裂面应与试件成型时的顶面垂直；在上、下压板与时间之间垫以圆弧形垫块及垫条各一条，垫块与垫条应与试件上、下面的中心线对准并与成型时的顶面垂直。宜把垫条及试件安装在定位架上使用。 
3）开动试验机。当上压板与圆弧形垫块接近时，调整球座，使接触均衡。加荷应连续均匀，每秒钟0.08～0.10MPa,至试件接近破坏时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载。 
b 劈裂抗拉强度计算方法： 
            fts=0.637F/A    

　式中  fts——混凝土劈裂抗拉强度（MPa）; 

       F——试件破坏荷载（n）； 
       A——试件劈裂面面积（mm²） 
      劈裂抗拉强度计算精确到0.01MPa 

(3)抗折强度试验 
a 抗折强度试验步骤： 
1）试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面擦干净。 
2）装置试件安装尺寸偏差不得大于1mm。试件的承压面应为试件成型时的侧面。支座及承压面与圆柱的接触面应平稳、均匀，否则应垫平。 
3）施加荷载应保持均匀、连续。每秒钟0.08～0.10MPa，至试件接近破坏时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载。 
4）记录试件破坏荷载的试验机示值及试件下边缘断裂位置。 
b 抗折强度计算方法：    
                    ff＝FL/(BH²) 

式中  ff——混凝土抗折强度（mpa） 

      F——试件破坏荷载（n） 
      L——支座间跨度(mm) 
      H——试件截面高度（mm） 
      B——试件截面宽度（mm） 

(4) 抗渗性试验 

a 试验步骤： 
1）6个试件为一组。 
2）试件成型后24h拆模，用钢丝刷刷去两端面水泥浆膜，标准养护至28d。 
3）试件养护到期后取出，擦干表面，用钢丝刷刷净两端面。等表面干燥后，在试件侧面滚涂一层密封材料，然后在螺旋加压器上压入经过烘箱或电炉预热过得试模中，使试件模底平齐。等试模变冷后，即可解除压力，装至渗透仪上进行试验。 
　　如在实验过程中，水从试件周边渗出，说明密封不好，应重新密封。 
4）试验时，水压水压控制恒定为2.0±0.05MPa。48h后停止试验，取出试件。 
b 实验结果处理： 
　　计算6个试件的渗水高度的算术平均值，作为该组试件的平均渗水高度。相对渗水系数按下式计算： 

                    Sk= 

式中 Sk—相对渗透系数（mm/h） 
     Dm—平均渗水高度（mm） 
     H—水压力，以水柱高度表示（mm），本试验取204.14×10mm。 
     T—恒压经过的时间（h） 
     m—混泥土的吸水率，一般为0.03 
　　以上六个试件的计算平均值作为实验结果。根据试验所得渗水高度或相对渗透系数，比较混泥土的密实性。 

(5) 耐磨性试验 

a 试验步骤： 
1）将标准砂装入磨料料斗。 
2）将试件固定在试件托架上，使试件表面平行于摩擦钢轮的轴线，且垂直于托架底座。 
3）启动电动机，使钢轮以75r/min的速度转动，接着，调节节流阀，使磨料至少以1L/min的速度均匀落下，立即将试件与摩擦钢轮接触，并开始计时。 
4)磨至下表规定的时间后，关闭电动机，移开托架，关闭节流阀，取下试件，在试件上用游标卡尺测量磨坑两边缘和中间的长度，精确至0.1mm，取其平均值。

 
5)每块试件应在其表面上互相垂直的两个不同部位进行两次试验。 
b 试验结果计算与评定 
1）试验结果以5块试件10次试验的平均磨坑长度进行评定，必要时，也可用平均磨坑体积进行评定，长度精确至0.1mm，体积精确至1mm³。 
2）当试验结果以体积表示时，磨坑体积按下式计算： 

V=（丌*α/180-sinα）*bd²/8 

Sin（α/2）＝l/d 

式中 d——摩擦钢轮直径，mm 
     b——摩擦钢轮宽度，mm 
    α——磨坑长度所对之圆心角，（º） 
    l——磨坑长度，mm 

(6) 静力受压弹性模量试验 

a 试验步骤： 
1）试件从养护地点取出后先将试件表面与上下承压板面擦干净。 
2）去3个试件测定混凝土的轴心抗压强度。另3个试件用于测定混凝土的弹性模量。 
3）在测定混凝土弹性模量时，变形测量仪应安装在试件两侧的中线上并对称于试件的两端。 
4）应仔细调整试件在压力试验机的位置，使其轴心与下压板的中心线对准。开动压力试验机，当上压板与试件接近时调整球座，使其接触均衡。 
5）加荷至基准应力为0.5mpa的初始荷载值，保持恒载60s并在以后的30s内记录每测点的变形读数。应立即连续均匀地加荷至应力为轴心抗压强度的1/3的荷载值，保持恒载60s并在以后的30s内记录每一测点的变形读数。所用加荷速度应符合规定。 
6）当以上这些变形值之差与它们平均值之比大于20%时，应重新对中试件后重复试验。如果无法使其减少到低于20%，则此实验无效。 
7）在确认试件对中符合规定时，以与加荷速度相同的速度卸荷至基准应力0.5mpa，恒载60s；然后用相同的加荷和卸荷速度以及60s的保持恒载至少进行两次反复预压。在最后一次预压完成后，在基准应力0.5mpa迟何60s并在以后的30s内记录每一测点的变形读数；再用同样的加荷速度加荷至初始荷载值，持何60s并在以后的30s内记录每一测点的变形读数。 
8）卸除变形测量仪，以同样的速度加荷至破坏，记录破坏荷载。如果试件的抗压强度与轴心抗压强度之差超过轴心抗压强度的20%时，则应在报告中注明。 
b 试验结果计算及确定 
1）混凝土弹性模量应按下式计算： 

          Ec＝（Fa－Fo）/A×(L/Δn) 

式中   Ec——混凝土弹性模量，mpa 
      Fa——应力为1/3轴心抗压强度时的荷载，N 
      Fo——应力为0.5mpa时的初始荷载，N 
      A——试件承压面积，mm² 
      L——测量标距，mm 

                   Δn＝εa－εo 

式中  Δn——最后一次从Fo加荷至Fa时试件两侧变形的平均值，mm 
      εa——Fa时试件两侧变形的平均值，mm 
      εo——Fo时试件两侧变形的平均值，mm 
      混凝土受压弹性模量计算精确至100mpa； 
　　2）弹性模量按3个试件测值的算术平均值计算。如果其中有一个试件的轴心抗压强度值与用以确定检验控制荷载的轴心抗压强度值相差超过后者的20%时，则弹性模量值按另两个试件测值的算数平均值计算；如果有两个试件超过上述规定时，则此次试验无效。 

(7) 混凝土收缩试验 

a  试验步骤： 
   1）测定代表某一混凝土收缩性能地特征值时，试件应在3天龄期从标准养护室取出并立即移入恒温恒湿室测定其初始长度，此后至少应按一下规定的时间间隔测量其变形读数： 
1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180天。 
　　测定混凝土在某一具体条件下的相对收缩值时（包括在徐变试验时的混凝土收缩变形测定）应按要求的条件安排试验，对非标准养护试件如需移入恒温恒湿室进行实验，应先在该室内预置4h，再测其初始值，以使他们具有相同的温度基准。测量时并应记下试件的初始干湿状态。 
2）测量前应先用标准杆校正仪表的零点，并应在半天的测定过程中至少再复核1～2次，如复核时发现零点与原值的偏差超过±0.01mm，调零后应重新测定。 
3）试件每次在收缩仪上放置的位置、方向均应保持一致。为此，试件上应标明相应记号。试件在放置及取出时间应轻稳仔细，勿使碰撞表架及表杆，如发生碰撞，则应取下试件，重新以标准杆复核零点。 
　　用接触式引伸仪测定时，也应注意使每次测量时试件与仪表保持同样的方向性。每次读数应重复3次。 
4）试件在恒温恒湿室内放置在不吸水的搁架上，底面架空，其总支承面积不应大于100乘截面边长，每个试件之间应至少留有30mm的间隙。 
5）需要测定混凝土自缩值的试件，在3天龄期时从标准养护室取出后应立即密封处理，密封处理可采用金属套或蜡封，采用金属套时试件装入后应盖严焊死，不得留有任何能使内外湿度交换的缝隙，外露测头的周围也应用石蜡反复封堵严实，采用蜡封时至少应涂蜡3次，每次涂蜡前应用浸蜡的纱布或蜡纸包裹严实，蜡封完毕后应套以塑料袋加以保护。 
　　自缩试验期间，试件应无重量变化，如在180天实验间隔期间重量变化超过10g，该试件的试验结果无效。 
b  混凝土收缩值应按下式计算： 


                εst＝（Lo－Lt）/Lb 

式中：εst——试验期为t天的混凝土收缩值，t从测试初始长度时算起 

Lb——试件的测量标距，用混凝土收缩仪测定时应等于两侧头内侧的距离，即等于混凝土试件的长度减去2倍侧头埋入深度，mm 
Lo——试件长度初始读数，mm 
Lt——试件在试验期为t时测得长度读数，mm 
作为相互比较的混凝土收缩值为不密封试件于3天龄期自标注养护室移入恒温恒湿室中放置180天所测得的收缩值。取3个试件值的算术平均值作为该混凝土的收缩值，计算精确到10×10-6。 

(8) 混凝土抗氯离子渗透性试验 

a 试验步骤 
1）从水中取出试片，抹掉表面多余的水分，然后将试片移至一密封罐或其他容器中，以维持试片在95％或更高的相对湿度。 
2）试件安装 
   a．若使用分为两半的试件电池盒，则密封胶应准备约20到40克。 
   b．低粘度的试件盒密封胶——若需用滤纸，将滤纸放置于施加电压的电池盒内的一个网板中央，见密封胶涂到盒旁的黄铜垫片上，小心的取走滤纸。压放试片于网板上，将溢出试片与电池盒边界多余的密封胶清除或磨平。 
   c．高粘度的试片盒密封胶——置试片于网板上，沿试片与电池盒的环形边界环涂密封胶。 
   d．以非渗透性材料如橡胶或塑料片覆盖试片的露出表面，将橡皮止水环放入试片盒内的填塞孔中，以防止水分流动，根据制造商的使用指南，让密封胶固化。 
   e．对另外半个电池盒重复步骤b(或c)与d，完成后，试片在施加电压用的电池盒内。 
3）试片安装（使用橡胶垫圈的方案）： 
   在每一个半个电池盒中，放置外径为100mm、内劲为75mm、厚度为6mm的硫化橡胶垫圈，然后放入试片，并将试验用的电池盒的两半夹在一起以达到密封的目的。 
4）将3.0%的NaCl溶液注入包含着试片顶部端面的那半个电池盒内与负极相连），而电池盒的另一侧（与正极相连）则注入0.3N的NaOH溶液。 
5）将两根导线分别连接在电池盒的香蕉型接线柱上，正确地接到福特表和数据读出仪器上， 
6）试验期间，试片周围的空气温度应维持在20℃至25℃间。 
7）最少每隔30分钟读记一次电流，若以电压表结合并联电阻来读出电流，使用适当的折算系数将电流读数折算成安培值。整个试验期间，必须保持每个半电池盒中始终充满着适当的溶液。 
8）取出试片，用自来水充分漂洗电池盒，剥除并丢去残存的密封胶。 
b计算并解释结果 
1）绘制电流对时间图，以光滑曲线连接数据点，并对曲线下方的面积做积分得到试验6小时通过的电量。  

Q=900×（I0+2I30+2I60+···+2I300+2I330+I360） 

式中:Q=通过的电量（库仑） 
     I0＝施加电压后的即时电流（安培） 
     Ii＝施加电压后第i分钟的电流（安培）