活性粉末混凝土的抗火性及其改善机理的研究

鉴于活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete, RPC）的抗火性特征亟待研究探明，本项目拟开展试验研究，配制RPC，测定其火灾高温性能。测定高温作用下RPC高温爆裂行为，确定其高温裂纹扩展行为特征；测定高温作用后RPC微观结构，确定不同种类和尺寸钢纤维、聚合物纤维对其孔结构、微裂纹扩展的影响。结合高温作用下RPC宏观断裂性能与微观材料结构特征，建立改善RPC抗火性的机理，提出确保良好抗火性的RPC技术途径。定量确定其中聚合物纤维与钢纤维各自对抗火性的贡献以及这两种纤维的相互作用，摸索混杂纤维中钢纤维、聚合物纤维合理用量范围。本项目将探明RPC材料火灾高温性能特征，进而研究如何改善RPC的抗火性，这些研究结果将为RPC在具有抗火性要求的结构中工程应用提供重要参考。因此，本项目对确保RPC结构的火灾安全性和推进RPC的工程应用具有重要的理论意义与应用意义。

鉴于活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete, RPC）的抗火性特征亟待研究探明，本项目开展了试验研究，配制RPC，测定其火灾高温性能。测定高温作用下RPC高温爆裂行为，确定其高温裂纹扩展行为特征；测定高温作用后RPC微观结构，确定不同种类和尺寸钢纤维、聚合物纤维对其孔结构、微裂纹扩展的影响。结合高温作用下RPC宏观断裂性能与微观材料结构特征，建立改善RPC抗火性的机理，提出确保良好抗火性的RPC技术途径。定量确定其中聚合物纤维与钢纤维各自对抗火性的贡献以及这两种纤维的相互作用，摸索混杂纤维中钢纤维、聚合物纤维合理用量范围。本项目探明了RPC火灾高温性能特征，进而研究如何改善RPC的抗火性，这些研究结果为RPC在具有抗火性要求的结构中工程应用提供了重要参考。.开展试验研究，包括原材料选用、配合比设计与试件配制、常温力学性能试验、高温爆裂试验、高温力学强度试验、受火后断裂性能试验测定、受火后显微镜观察细观结构特征、受火后MIP测定硬化水泥浆的孔径分布和XRD测定水化产物相组成。.试验发现RPC爆裂有如下特点：首先发生在试件上表面，基本上是上表面那一层薄片被整体掀开，接着试件内部的组分以粉末的形式向外迸出，只剩下试件的几个外表面，随着温度的继续升高，剩余的外表面也会陆续发生爆裂，直到爆裂完全丧失整体性。.掺15mm钢纤维的混杂纤维RPC断裂能最高，达16865.0 J/m2，明显高于掺13mm钢纤维的混杂纤维RPC断裂能；而掺13mm钢纤维的混杂纤维RPC断裂能又明显高于掺10mm钢纤维的混杂纤维RPC断裂能。这说明在一定范围内，随着钢纤维长度的增长，RPC断裂能不断提高。从断裂能的增长效果来看，本试验条件下，15mm是配制混杂纤维RPC的最佳钢纤维长度。.本项目研究发现，纤维尤其是钢纤维，显著提高了RPC韧性。以掺聚丙烯纤维和钢纤维组成的混杂纤维能有效改善抗爆裂性能，且能提高高温作用后的残余力学性能。体积掺量分别是钢纤维2.0 %和PP纤维0.15 %的混杂纤维RPC具有最优的抗火性。.混杂纤维RPC 的抗火性得到改善的机理是利用聚合物纤维减少爆裂的发生；利用混杂纤维中的钢纤维能提高残余力学性能。.值得指出的是，聚丙烯纤维能够在低于25 %湿含量的条件下可消除爆裂的发生，但在较高湿含量（25-100 %）下难以避免爆裂，对此还需要进一步的研究。