活性粉末混凝土RPC培训材料.docx
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活性粉末混凝土RPC培训材料
活性粉末混凝土（RPC）培训材料
一、RPC应用依据----------------------------------------------------------------------------------2
二、RPC简介----------------------------------------------------------------------------------------3
１、概述--------------------------------------------------------------------------------------3
２、技术指标--------------------------------------------------------------------------------4
３、材料特点--------------------------------------------------------------------------------5
４、与普通混凝土产品性能比较--------------------------------------------------------6
５、工程实例--------------------------------------------------------------------------------6
三、RPC盖板生产技术体系介绍---------------------------------------------------------------8
１、设计--------------------------------------------------------------------------------------8
２、生产工艺--------------------------------------------------------------------------------8
３、原材料-----------------------------------------------------------------------------------9
４、装备------------------------------------------------------------------------------------10
５、生产组织-------------------------------------------------------------------------------11
６、技术标准及产品检验---------------------------------------------------------------12
７、标志、贮存、包装及运输------------------------------------------------------------14
四、RPC盖板生产过程中常见问题与控制方法--------------------------------------------16
一、RPC应用依据
按照铁道部建设管理司建技200952号电报要求，客运专线铁路路基和桥梁地段电缆槽盖板统一按照活性粉末混凝土（RPC）盖板设计和施工。
铁道部工程管理中心工管技200975号文件对活性粉末混凝土（RPC）盖板工程实施、过程质量控制和检验提出了明确要求。
二、RPC简介
1.概述
混凝土发展史：
19世纪20年代出现波特兰水泥，开始使用混凝土。
19世纪60年代出现钢筋混凝土结构。
20世纪20-30年代提出水灰比理论和恒定水量定则，开始应用减水剂，出现预应力混凝土结构。
20世纪50-60年代出现高效减水剂。
20世纪70年代出现高强混凝土。
20世纪90年代提出高性能混凝土。
高性能混凝土出现更主要因素是混凝土耐久性要求。
活性粉末混凝土就是在此背景下研发出的超高性能混凝土。
活性粉末混凝土（ReactivePowderConcrete，简称RPC）是国外于20世纪90年代中开发出的一种高强度、高韧性、高耐久性的新型材料，由高活性的复合掺合料、水泥、石英砂、钢纤维等组分，经高温热合等工艺制备而成。
该技术经十余年的持续深入研究和为数众多的工程应用，形成了较完整的材料理论体系，积累了丰富的工程实践案例。
由于RPC材料所具有的良好性能参数，其产品具有高强度、高耐久性、纤薄轻质的特点，易于造型、外形美观，整个寿命周期内使用成本大幅度降低，其产品具有优异的性能价格比。
RPC的基本配制原理：
通过提高组分的细度与活性，使材料内部的缺陷（孔隙与微裂缝）减小到最少，获得超高强度与高耐久性。
原材料中活性组分主要由复合掺合料提供，活性组分的粒径在0.1μm到1mm之间。
RPC配制的基本原则：
（1）去除粗骨料以提高匀质性；
（2）通过最佳颗粒级配以提高密实度；
（3）通过后凝固的热处理改进微结构；
（4）掺入短细钢纤维以提高韧性；
（5）保持搅拌和浇筑尽可能地与现有习惯的做法接近，以利于工程应用。
RPC的配合比设计方法：
RPC配合比设计以最大密实度理论的物理模型为依据，采用最优的颗粒级配，考虑颗粒间的物理化学反应，形成均匀的内部结构，以达到高性能指标。
活性粉末混凝土性能指标根据强度分为5级（见表1）。
针对每个工程，根据设计要求与施工条件选取适宜的材料性能指标。
包括：
抗压强度、抗折强度、弹性模量、抗渗等级、抗冻标号、氯离子渗透性等。
2.技术指标
表1活性粉末混凝土主要性能指标
强度等级
抗压强度
MPa
抗折强度
MPa
弹性模量
GPa
抗冻等级
电通量
C
容重
kg/m3
R100
≥100
≥12
≥45
≥F500
≤50
2400～2500
R120
≥120
≥14
≥46
≥F500
≤50
2400～2500
R130
≥130
≥16
≥46
≥F600
≤40
2400～2500
R140
≥140
≥18
≥46
≥F600
≤40
2400～2500
R160
≥160
≥22
≥48
≥F600
≤40
2400～2500
表2活性粉末混凝土设计值与允许应力值
强度等级
强度设计值（MPa）
允许应力值（MPa）
轴心抗压强度
弯曲抗压强度
弯曲抗拉强度
中心受压
弯曲及偏心受压
弯曲受拉
纯剪应力
有腹筋主拉应力
无腹筋主拉应力
R100
90
85
12
34
42
6
6
10.8
4
R120
105
100
14
37
50
7
7
12.6
4
R130
115
110
16
44
55
8
8
14.4
5
R140
125
120
18
48
60
9
9
16.2
6
R160
140
136
22
54
68
11
11
19.8
7
3.材料特点
（1）、高强度、高安全性和可靠性。
RPC材料抗压强度为高强混凝土2-4倍，抗折强度为高强混凝土4-6倍,抗冲击能力强，断裂韧性比普通混凝土高百倍以上，具有很高的安全性和可靠性，产品反复搬运摆放不掉角、开裂、破边。
（2）、高耐久性。
RPC材料的各组分具有很好的适应性，性能指标长期稳定，不降低。
RPC材料的抗渗性指标、600次快速抗冻融指标、氯离子渗透性指标等耐久性参数远高于普通混凝土，产品具有很高的物理稳定性，能有效阻止有害介质的侵入，使得产品寿命大幅度延长。
（3）、轻质。
RPC材料容重与普通混凝土基本相同，由于其具有的超高强度，同样承载力下，RPC构件重量仅为普通混凝土的1/2～1/3左右，大大降低了桥面的二期载重。
（4）、质量稳定、易于造型、外形美观。
RPC产品采用工厂化生产工艺，其产品质量稳定可靠，外形尺寸规整统一。
由于不配受力钢筋和粗骨料，因此可根据用户需求制出多种造型和花纹。
（5）、使用寿命长、长期效益显著。
RPC属无机非金属材料，无老化问题。
又由于其高强度、高耐久性，其产品使用寿命可等同于甚至长于主体结构，使用过程中无须维护，长期经济效益显著。
（6）、节能环保。
用RPC材料替代传统材料，大量减少钢材、水泥用量，钢材和水泥这两种材料都大量消耗不可再生资源，且生产过程能源消耗高、CO2排放量大。
节约能源、保护资源，有利于环境保护。
以客专为例，每公里桥梁电缆槽盖板需钢筋混凝土142.56立方，由盖板附加的载荷约342吨；采用RPC电缆槽盖板每公里桥梁需RPC材料47.52立方，由盖板附加的载荷约114吨。
采用RPC电缆槽盖板比采用普通钢筋混凝土盖板，每公里桥梁可减少混凝土约95立方，减少附加载荷228吨，对改善桥梁使用工况有着重要意义。
4.与普通混凝土产品性能比较
材料
强度
寿命
重量
质量及外观
施工性能
C40
等级低，需配筋承受拉应力。
寿命短，经常更换，维护费用高。
重。
生产过程造成质量不稳定，外观尺寸不宜保证，易掉角、开裂、破边，不易造型，外观差。
重量大，运输安装成本大。
RPC
等级高，抗拉强度高，不配受力钢筋。
寿命长，耐久性好，几乎无维护费用。
尤其适用于高寒、腐蚀性强和维修养护不便地区。
盖板重量减轻50%以上。
工业化生产，质量稳定，尺寸规整，不易掉角、开裂破边，易于造型，外观美观。
工业化生产，质量稳定，尺寸规整，不易掉角、开裂破边，易于造型，外观美观。
轻，易于运输，可钻孔、切割，施工方便，运输安装成本低。
5.工程实例
国外工程实例：
1994年加拿大用RPC预制件现场拼装一座跨长70m的人行桁架桥。
韩国用RPC材料建造了一座跨度120m的拱桥。
2001年美国用RPC建成了18m直径的圆形屋盖
澳大利亚，用RPC建造了公路桥梁。
国内工程实例：
2003年北京五环路跨石景山南站斜拉桥采用了RPC盖板，至今效果良好。
青藏铁路进行了RPC人行道试验性应用。
2006年迁曹线架设了RPC低高度试验梁。
2007年襄渝铁路二线铺设RPC人行道板。
2007年郑西客专采用了RPC电缆槽盖板。
2008年薊港铁路设计了30米跨RPC低高度梁。
2009年以来RPC电缆槽盖板在京沪高铁、哈大客专、宁杭客专、京石客专、石武客专、厦深客专等工程的桥梁和路基累计使用近800万平方米。
三、RPC盖板生产技术体系介绍
1.盖板设计
采用RPC材料可减小盖板自重，方便运输和安装，降低桥梁总体荷载，提高盖板使用寿命，大大减少维修工作量。
RPC盖板在铁路工程应用具有产品更新换代的意义，必将带来重大的经济和社会效益。
设计依据
《高速铁路设计规范》（试行）TB10621-2009
《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005
《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》科技基【2006】129号
设计荷载
客专桥梁RPC电缆槽盖板承受作业通道竖向静活载5KN/m2。
并按1.5KN集中荷载验算。
产品检验时要按控制荷载检验。
RPC电缆槽盖板平面尺寸按通桥（2008）8388A和通路（2010）8401图集。
按荷载经有限元计算，不考虑桥检车荷载，电缆槽盖板采用2.5cm厚度可完全满足使用要求。
特殊情况经设计计算确定。
2.生产工艺
RPC电缆槽盖板生产工艺流程
RPC电缆槽盖板主要生产工艺流程依照“原材料配料—搅拌—分料—震捣成型—脱模—养护—降温—成品”进行。
工艺要点：
（1）、计量：
精度要求更高。
水泥、复合掺合料±1%；骨料±2%；水、化学增强剂±0.5%；钢纤维±1.0%。
（2）、搅拌：
采用专用设备，强制高速搅拌。
（3）、严格控制水灰比，要求小于0.2。
（4）、投料顺序应为干料先预搅拌均匀，再加水、化学增强剂搅拌。
（5）、搅拌、运输、浇筑应在10℃以上的环境下完成。
（6）、拌合物坍落度宜控制在140mm～180mm。
（7）、应采用振动台振捣，振动时间不得短于120秒。
（8）、采用自动控制系统进行蒸汽养护，养护分为静停、初养、终养及自然养护等四个阶段。
初养温度45℃±3℃，恒温24小时。
终养温度80±5℃，恒温24小时。
要严格控制温度和时间。
（9）、脱模时控制盖板与环境温差不大于15℃。
终养结束出窑时控制盖板与环境温差不大于20℃。
3.原材料
水泥：
应采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥性能及检验要求应符合TB/T3275规定。
石英砂：
石英砂分粗粒径砂（1.25～0.63mm）、中粒径砂（0.63～0.315mm）和细粒径砂（0.315～0.16mm）三个粒级，分级计量。
指标如下：
序号
项目
性能指标
1
SiO2含量
≥97%
2
氯离子含量
≤0.02%
3
SO3含量
≤0.50%
4
云母含量
≤0.50%
5
含泥量
≤0.50%
[注]：
SiO2含量按JC/T874规定检验。
钢纤维：
采用圆截面纤维，抗拉强度2850MPa。
外加剂：
应选用活性粉末混凝土材料用化学增强剂，并应与所用水泥及复合掺合料的适应性能良好。
主要指标：
减水率≥29%、氯离子含量（按折固含量计）≤0.6%、硫酸钠含量（按折固含量计）≤1.5%、固含量≥30%。
该化学增强剂不仅有高效减水作用，同时与水泥、掺合料共同作用，具有增强、增塑功能，保证RPC性能指标。
复合掺合料：
为RPC组分中活性成分的主要提供者，具有增加强度和降低拌合物粘度的功能，在高温下与水泥、化学增强剂、石英砂共同作用实现RPC高性能指标。
复合掺合料、化学增强剂、钢纤维构成RPC的核心原材料，是影响RPC性能指标的关键因素。
材料进场检验流程图
4.设备
由于工艺和材料方面和普通混凝土存在显著差异，因此其生产过程中对于生产设备有一定特殊性要求，除锅炉、装载机、叉车等通用设备外，RPC生产过程中还需要配备专用生产线，才能满足其计量、搅拌、分料、成型和养护温度控制的要求。
计量系统：
盖板生产每盘上料数量少，同样计量精度时对设备精度要求更高，普通混凝土搅拌站计量系统达不到要求，需选用计量精度更高的系统才能保证上料计量要求。
搅拌系统：
RPC拌合物黏度较大，要求搅拌设备具有较强的搅拌力才能拌合均匀。
搅拌设备应采用专用的强制式搅拌机，搅拌机转速不低于45r/min。
成型系统：
因材料特性及盖板每盘生产数量大、拌合物入模时间不能过长，需配备专用的机械化分料成型设备。
温度控制系统：
养护工艺对温度控制要求高，尤其是控制降温过程，要保证盖板降温至与环境温差小于15℃才能拆模（避免盖板因温度应力开裂），且盖板养护数量大，需配备专用的具有升温、恒温、降温自动控制的养护设备，才能满足生产要求。
5.生产组织
铁道部建设管理司建技200952号电报和铁道部工程管理中心工管技200975号文件对活性粉末混凝土（RPC）盖板的生产组织都提出了具体要求。
考虑到生产能力和运输费用，降低总体工程成本，盖板场一般供应半径为100—150公里，可充分利用沿线的梁场、拌合站、库房及原材料、成品存放场所。
单生产线盖板场主要指标：
生产用地11600m2
总建筑面积3900m2
其中：
主生产车间1200m2
原料棚500m2
办公、生活用房500m2
电力总容量150kw
蒸汽用量1500kg/h
日用水量40t/d
职工人数（双班）123人
建厂总投资460万元
其中：
设备、工装260万元
土建200万元
产能（双班）1400平米/日，3.5万平米/月，35万平米/年
年度净生产时间10个月
建厂工期3个月
6.技术标准及检验
2006年铁道部科技司颁布了《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》科技基【2006】129号。
为RPC电缆槽盖板的应用提供了依据。
2010年根据铁道部经济规划研究院《关于申报2010年铁道部标准项目编制人员的函》（经规标准函[2010]28号）文件的要求，进行部标准的编写工作。
该标准可使广大的设计、施工人员了解活性粉末混凝土的各项性能，同时为设计、制造、施工及检验等工作提供执行标准。
2012年6月部标准《铁路电缆槽盖板和人行道步板第2部分活性粉末混凝土型》编写完成并通过审查，等待正式发布。
技术条件的主要修订内容：
1）引用的规范：
原暂行技术条件中引用的部分技术规范已经进行了修订，本次进一步探讨了修订的规范在本技术条件中的适用性。
2）根据高速铁路技术条件，同时考虑普通铁路人行道步板，给出了一系列的活性粉末混凝土材料主要技术指标以及容许应力值。
3）补充和完善了主要原材料的性能要求和检验方法。
4）补充完善了活性粉末混凝土的施工配合比设计原则。
5）对活性粉末混凝土构件的模板、浇筑、构件养护等施工工艺做了补充。
6）对检验标准和试验方法进行了细化，根据实际应用情况对外观质量、尺寸偏差等部分检验项目进行了修订，进一步充实完善构件性能的检验，并以附录形式列出了详细检验要求与方法。
7）增加了对构件存放、装卸及运输等的要求，以防后期对构件造成损坏。
8）增加和修订了附录（规范性附录）。
审批过的标准中对盖板生产的原材料及成品检验给出了明确要求。
原材料检验：
标准中给出了各项原材料的技术指标，附录A原材料及性能检验要求规定了原材料进行初次检查、复检和批量抽检的项目和频次。
新标准对RPC盖板检验的规定：
6检验规则
6.1一般要求
盖板检验分为出厂检验和型式检验。
6.2出厂检验
出厂检验项目应包括混凝土抗压强度、盖板的外观质量、尺寸偏差和抗裂承载力试验。
出厂检验应符合表5的规定。
保护层厚度检验试件可采用承载力试验试件。
表5出厂检验要求
项目
检验频次
样本数量
混凝土抗压强度
生产工作日
1组
外观质量
3000块1批
20块
尺寸偏差
3000块1批
20块
抗裂承载力
30000块1批
3块
保护层厚度
30000块1批
3块
6.3型式检验
6.3.1在下列情况下应进行型式检验：
a）盖板批量投产前；
b）在正式生产过程中，如材料、配比及生产工艺等有较大变化时；
c）批量生产过程中，每年或每生产500000块盖板时；
d）长期（一年以上）停产又恢复生产时。
6.3.2项目
型式检验项目应包括基材抗压强度、静力受压弹性模量、电通量、抗冻性和盖板的外观质量、尺寸偏差和抗裂及破坏荷载试验。
6.4判定规则
同时符合下列条件者为合格品：
a）活性粉末混凝土性能符合表1的规定；
b）盖板的外观质量、尺寸偏差符合表6和表7的规定。
对于检查项别A类不允许超差，对于检查项别B类允许超差项点数的单项超偏率不大于10%，对于检查项别C类允许各项超偏数累计不大于C类检查项点数的20%。
c）所抽3块盖板的承载力符合第4.5.4条规定时。
若有一块不符合规定时，则应从同批盖板中抽取加倍数量进行复检，复检结果全部符合规定时。
表6外观质量
项目
检查项别
单位
质量要求
正面粘皮及缺损的最大投影长度
B
mm
≤5
缺棱掉角的最大投影长度
B
mm
≤10
裂纹
正面
A
—
无肉眼可见裂纹
底面
A
—
无
分层
A
—
无
表7尺寸允许偏差
项目
检查项别
单位
质量要求
长度、宽度
B
mm
+1,-3
长度差、宽度差
B
mm
≤3.0
厚度
B
mm
±2.0
厚度差
B
mm
≤2.0
正面平整度
B
mm/m
≤2.0
垂直度
B
mm
≤4.0
保护层厚度偏差
B
mm
±3.0
7.标志、贮存、包装及运输
标志：
在盖板侧面采用不掉色的颜色标明生产厂名称或商标、生产日期及批号。
出厂合格证应包括下列内容：
a）合格证编号及日期；
b）采用标准代号；
c）生产企业名称、商标和地址；
d）规格、型号；
e）批量编号、数量；
g）检验部门与检验人员的签字盖章。
贮存：
盖板室外堆放时不应污染，堆放场地应坚实平坦，不同品种、不同规格、不同等级的产品应分别堆放。
包装：
盖板出厂时应包装牢固，便于机械装卸及盖板保护。
运输：
在装卸和运输过程中，不应受到损伤。
四、RPC盖板生产过程中常见问题及控制方法
自2009年RPC盖板在客运专线全面推广以来，RPC盖板生产及安装过程中，个别项目中出现的问题有：
强度不足、蜂窝麻面、厚度偏差超标、翘曲、裂纹等。
上述问题产生的原因并不在于RPC技术自身，而是部分生产单位不严格按部颁技术标准和管理文件规定组织生产施工所致。
凡是产生质量问题的项目都有着一定的共性，即现场组织和监管不严格。
目前普遍发现的现象有：
工艺不完整不规范、工装设备选择不当、采用不合格原材料、不严格执行生产工艺要求、装卸和安装过程中野蛮作业，等等。
废品的产生造成了工程中极大的投资浪费，部分不合格盖板上道给今后运行维护留下隐患，对项目造成极其不利的影响。
因此在项目组织实施过程中必须严格进行控制把关。
强度控制办法：
（1）、在进行混凝土试配前必须对各种原材料进行检测，确保原材料与将来施工相符；施工配合比必须由试验确定。
（2）、各种原材料应按有关检验项目、批次规定，严格实施进场检验。
（3）、计量配料设备必须达到称量精度的标准要求，保持计量器具的完好，定期校验，严禁带病作业。
（4）、严格控制好混凝土拌合物的坍落度，防止坍落度过大造成钢纤维沉降，不断提高搅拌人员的水平，提高操作人员责任感。
（5）、严格执行蒸汽养护制度，控制好升温降温速率，保证恒温养护的时间。
蜂窝麻面控制办法：
（1）、每次使用前应将模盒的内表面清理干净，不得有残渣及浮浆，不得有水，保证干净、光滑、干燥。
（2）、严格控制好混凝土拌合物的坍落度，不可过小。
（3）、控制搅拌时间，应对每盘搅拌的混凝土进行目测，均匀后才能放料。
（4）、必须在混凝土初凝前完成振捣密实工作，控制好振动时间，防止过振。
尺寸偏差控制办法：
（1）、对每个模盒灌注的拌合物进行计量。
（2）、保证振动台水平及振动台各点振幅、振频一致性。
（3）、保证养护支架的水平和成型完倒运至养护室过程中的平稳。
裂纹控制办法：
（1）、严格控制成型后混凝土未凝结时构件所受的扰动。
（2）、严格执行蒸汽养护制度，控制好升温降温速率，控制好脱模时盖板与外界的温差。
（2）、拆模要合理操作，严禁暴力作业。
（3）、厂内及堆放场地的码放方式要正确，码放整齐，不可码放过高，做好覆盖，不可暴晒。
（4）、搬运和装卸过程中一定要轻拿轻放，严禁暴力作业，运输装车要码放正确，做好减震垫护。
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