大流動(dòng)性混凝土抗壓試件的成型方法

錢樹波

(浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 311112)

0 前 言

大流動(dòng)性混凝土通常指混凝土拌合物坍落度≥160 mm的混凝土[1]。隨著混凝土制備技術(shù)的進(jìn)步，自密實(shí)混凝土、水下混凝土和預(yù)拌混凝土的使用規(guī)模越來越大，這些混凝土的坍落度都大于70 mm，一般為160～220 mm[2]?；炷量箟涸嚰闹谱?、養(yǎng)護(hù)及抗壓試驗(yàn)方法等均會(huì)對混凝土強(qiáng)度等級的評定造成一定的影響，而成型方式也會(huì)影響成型后的試件強(qiáng)度，從而使試件強(qiáng)度不能反應(yīng)混凝土的真實(shí)強(qiáng)度，使混凝土強(qiáng)度評定產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致工程損失[3]。

1 現(xiàn) 狀

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2019)和《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30—2005)均規(guī)定：混凝土試件的制作應(yīng)根據(jù)混凝土拌和物的稠度確定成型方法，坍落度不大于70 mm的混凝土宜采用振動(dòng)振實(shí)；大于70 mm的宜用搗棒人工搗實(shí)[4-5]。然而對大流動(dòng)混凝土來說，在實(shí)際工程中，這些混凝土試件有振動(dòng)成型的也有人工搗實(shí)的，采用振動(dòng)成型的振動(dòng)時(shí)間也不盡相同，人工搗實(shí)的搗實(shí)程度也因人而異。

從理論上來說，在不同的振動(dòng)時(shí)間下，粗集料在混凝土中的分布差異很大，振動(dòng)時(shí)間越短，試件內(nèi)部越容易未振實(shí)，成型后越會(huì)出現(xiàn)孔洞，影響混凝土性能；振動(dòng)時(shí)間越長，粗集料下沉情況越嚴(yán)重，混凝土均勻性就越差，甚至?xí)霈F(xiàn)分層離析及泌水的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土強(qiáng)度。

徐仁崇等[6]研究了四種成型方法對透水混凝土抗壓強(qiáng)度及透水系數(shù)的影響得知，隨著振動(dòng)時(shí)間和成型壓力的增加，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度先增大后減小；插搗成型法可以使透水混凝土獲得較高的透水系數(shù)但抗壓強(qiáng)度較低；振壓成型法可以使透水混凝土獲得較優(yōu)的抗壓強(qiáng)度及透水性能；壓力成型法和振壓成型法可以作為透水混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比成型方法等結(jié)論。

龔平等[7]以再生骨料配制的透水混凝土為研究對象，采用不同的成型方法和施工參數(shù)，研究了保證再生骨料配制透水混凝土透水性和強(qiáng)度的最佳施工方式和成型參數(shù)，其研究結(jié)果表明插搗成型法可以使再生骨料透水混凝土獲得較高的強(qiáng)度和透水性能。采用壓力成型方式時(shí)也可獲得較好效果，隨著成型壓力的增加，抗壓強(qiáng)度先增加后減小，而透水性能不斷減小，隨著振動(dòng)時(shí)間的增加，抗壓強(qiáng)度不斷增大，但其透水性能不斷降低，最佳振動(dòng)時(shí)間為8 s。

姜德娟等[8]以C20混凝土為例，用相同配合比按1、2和4 min的三種時(shí)間情況下振動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，針對壓力試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，振動(dòng)時(shí)間為2 min比較合理。

白光明等[9]通過典型工程提出了在初凝前二次振動(dòng)比一次振動(dòng)能提高混凝土強(qiáng)度30%以上。

上述研究成果均表明，混凝土試件成型方法對混凝土性能有影響，所以混凝土試件的成型采用何種方式較為適宜，成型參數(shù)該如何選擇是值得研究的。

2 試驗(yàn)材料及配合比

工程常用的混凝土強(qiáng)度等級有C30、C40和C50等，因而在試驗(yàn)中選用了C30混凝土，混凝土配制材料從浙江G25長深高速德清至富陽段擴(kuò)容杭州段某標(biāo)段取樣，配合比參數(shù)及材料類型如表1所示，各材料的性能均檢測合格。

表1 混凝土配合比參數(shù)

注：碎石含兩檔不同粒徑，10～25 mm∶5～10 mm=80%∶20%。

3 試驗(yàn)方案及結(jié)果

3.1 試驗(yàn)方案

每種方案的立方體試塊成型6組，試件邊長為150 mm；配合比參數(shù)相同；試模采用塑料材質(zhì)，質(zhì)地堅(jiān)硬，不變形；試模的內(nèi)表面及角度均符合規(guī)范要求。在裝入試模前進(jìn)行坍落度的檢測；試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)生28 d；壓件前檢查試件的尺寸及形狀，在壓件過程中加載勻速緩慢，速度為0.6 MPa/s。試件成型方案的具體內(nèi)容如下。

方案1：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2019)和《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30—2005)中的規(guī)定，采用人工搗實(shí)的方式成型試件，即分3層裝入試模，每層插搗次數(shù)為25下，每搗畢一層，用橡皮錘在試模外壁敲擊10～15下，以目測拌合物表面不出現(xiàn)氣泡為止。

方案2：用振動(dòng)臺振實(shí)，即將試模在振動(dòng)臺上夾緊，一次將拌合物裝滿試模，立即開始振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間為5 s，振動(dòng)過程中如混凝土低于試模，隨時(shí)添加混凝土，振動(dòng)直至目測拌合物表面出現(xiàn)水泥漿為止。

方案3：根據(jù)《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T 283—2012)中的規(guī)定進(jìn)行試件成型，即不搗實(shí)也不振搗：將試樣分二次均勻裝入試模，第一次和第二次裝料時(shí)間間隔10 s[10]。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

在壓件前檢查試件尺寸和形狀時(shí)，方案3的試件質(zhì)量較差，出現(xiàn)如圖1所示的情況，試件底面嚴(yán)重麻面，中間分層明顯。其余方案的試件質(zhì)量均符合要求。由此可見，大流動(dòng)性混凝土并不表示能夠自密實(shí)。

圖1 方案3成型的試件

各方案的立方體抗壓強(qiáng)度(28 d)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 28 d抗壓強(qiáng)度匯總表

注：每次拌制混凝土25 L，可制成混凝土試件2組。

從上述結(jié)果來看，所拌制的混凝土均能滿足大流動(dòng)性混凝土的要求，方案3的試件存在作廢現(xiàn)象，其余方案的混凝土28 d抗壓強(qiáng)度均能滿足C30的要求。因而認(rèn)為方案3不適用于大流動(dòng)性混凝土。對方案1和方案2的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)情況如圖2所示。

由圖2的統(tǒng)計(jì)情況可知，方案2的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差比方案1的要小，說明方案2制成的混凝土試件比較均勻、穩(wěn)定；這是因?yàn)檎駝?dòng)臺振實(shí)的振動(dòng)頻率穩(wěn)定，試件的振實(shí)情況不受人為因素影響，不同時(shí)間成型的試件之間的差異很小。方案2的抗壓強(qiáng)度也比方案1的略高，說明方案2制成的混凝土試件比較密實(shí)。因此，從抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差和抗壓強(qiáng)度均值這兩方面比較，可以得知方案2比方案1更優(yōu)化。再者，從成型時(shí)間上來看，方案2也比方案1要優(yōu)越，初略統(tǒng)計(jì)，方案1成型一個(gè)試件約需3～5 min，而方案2成型一個(gè)試件僅需不到1 min。方案1需裝料三次，共搗實(shí)75下，還需橡皮錘敲擊，過程繁瑣，在成型過程中容易產(chǎn)生差錯(cuò)，如搗實(shí)次數(shù)過多或偏少，橡皮錘敲擊力度過大或過??；方案2只需裝料1次和適當(dāng)補(bǔ)料，幾乎不受人為因素影響，振動(dòng)頻率和振動(dòng)時(shí)間均由機(jī)械自動(dòng)控制，因此，從便捷性上來看，方案2也優(yōu)于方案1。

圖2 不同方案的統(tǒng)計(jì)情況

4 結(jié) 論

1)大流動(dòng)性混凝土不等同于自密實(shí)混凝土，在試件成型上不能套用自密實(shí)混凝土的試件成型方法。

2)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對于大流動(dòng)性混凝土試件成型的規(guī)定和實(shí)際應(yīng)用有差異，人工搗實(shí)成型試件的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差大，強(qiáng)度值也低于振動(dòng)成型的試件。

3)振動(dòng)成型大流動(dòng)性混凝土試件的振動(dòng)時(shí)間宜按振動(dòng)直至拌合物表面出現(xiàn)水泥漿為止，宜控制在5 s左右；振動(dòng)時(shí)間過長可能產(chǎn)生混凝土離析，泌水嚴(yán)重等現(xiàn)象。