成型方式和養(yǎng)護條件對多孔改性水泥混凝土性能的影響

王中合

（邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054001）

0 引言

多孔水泥混凝土由水泥、等粒徑石料、水和水泥改性劑混合、硬化固結(jié)形成多孔骨架結(jié)構(gòu)，改性水泥漿薄膜作為膠結(jié)層包裹在骨料顆粒表面，與傳統(tǒng)的水泥混凝土相比，其最大特點是孔隙率達20%～35%。因此，不同成型方式必然會對多孔水泥混凝土和傳統(tǒng)水泥混凝土的性能產(chǎn)生不同影響。另外，由于水泥改性劑的添加，在混凝土養(yǎng)生過程中，混凝土內(nèi)部發(fā)生一系列物理、化學變化，水泥經(jīng)水化、硬化，獲得的物理力學性能和耐久性亦不同。本文對不同成型方式和不同養(yǎng)護條件對多孔改性水泥混凝土性能的影響進行了探討。

1 原材料

1.1 水泥

水泥采用河北省邯鄲市產(chǎn)“太行山”牌P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，各項性能指標如表1所示。

表1 水泥性能指標

1.2 等粒徑集料

等粒徑集料采用河北省邢臺市太子井產(chǎn)石灰?guī)r22.5mm±2.5mm粒徑石料，性能指標見表2。

表2 等粒徑石料性能指標

1.3 水泥改性劑

水泥改性劑為河北省邢臺路橋建設總公司的專利產(chǎn)品，性能指標見表3。

表3 水泥改性劑性能指標

1.4 拌和用水

水中鐵、銅、鋁離子總含量應小于50ppm，其他指標滿足《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF30—2003）的相關要求。本試驗使用飲用水。

2 試驗步驟與方法

2.1 試驗步驟

（1）拌和前原材料放置在溫度為20℃±5℃的室內(nèi)不少于24h，集料以干燥狀態(tài)為基準，潮濕時應扣除其含水量。改性劑與水根據(jù)《公路路面多孔改性水泥混凝土施工技術(shù)規(guī)程》（DB13/T 1419—2011）要求的比例拌和均勻待用。拌制混凝土用的各種器具預先清洗干凈，用水浸潤，試模內(nèi)壁涂一薄層礦物油。

（2）多孔改性水泥混凝土基準配合比為，石料∶水泥∶水∶改性劑=1600kg∶290kg∶84.4kg∶8.44kg。

（3）根據(jù)制作試件的數(shù)量及配合比計算各種材料用量，再乘以1.2的富余系數(shù)。拌制混凝土的材料用量以質(zhì)量計，稱量的精確度：集料為±1%，水、水泥、改性劑為±0.5%。加料順序為集料、水泥。開動攪拌機，將材料拌和均勻，在攪拌過程中徐徐加入水膠溶液，全部加料時間不超過2min。水膠溶液全部加入后，繼續(xù)拌和2min，使水泥漿膜均勻包裹石料、沒有水泥漿下淌，且顆粒表面有金屬光澤，無干澀感，在攪拌機內(nèi)不結(jié)底狀態(tài)為佳，而后將拌和物傾出在鐵板上，再經(jīng)人工翻拌1～2min，裝模成型。

2.2 不同成型方式對水泥混凝土性能的影響

（1）制作多孔改性水泥混凝土試件各4組，每組6個試件。采用兩種尺寸的試件：①150mm×150mm×150mm試件，用于空隙率、毛體積密度、抗壓強度試驗測定；②550mm×150mm×150mm試件，用于抗彎拉強度性能測定。

（2）為了比較不同成型方式對水泥混凝土空隙率、毛體積密度、抗壓強度、抗彎拉強度等性能的影響，采用以下4種不同成型方式：①混凝土自然松散堆積裝模，不插搗、不振動成型；②混凝土裝模后用搗棒人工插搗成型，插搗方式為150mm×150mm×150mm，試模從四周至中心依次插搗15次，150mm×150mm×550mm試模，先插搗試模周邊25次，然后插搗試模中部區(qū)15次，整個成型過程要注意試模邊角的插搗；③混凝土裝模后放在振動臺上振動成型，振動時間為30s；④混凝土裝模后放在振動臺振動成型，振動時間60s。

（3）成型試樣表面基本平整，試件表面與試模邊緣高差不得超過1mm，個別石料與試模邊緣高差不得超過5mm。置于溫度為20℃±2℃、濕度大于50%的室內(nèi)薄膜覆蓋養(yǎng)生24h。

（4）拆模并對外觀檢查、編號，對有缺陷的試件進行去除。將完好試件放入標準養(yǎng)護室進行養(yǎng)護，標準養(yǎng)護室溫度為20℃±2℃，相對濕度在95%以上，試件放在鐵架或木架上，間距為10～20mm，試件表面應保持一層水膜，并避免水直接沖淋。

（5）標養(yǎng)室養(yǎng)生6d后取出試件，按《公路路面多孔改性水泥混凝土施工技術(shù)規(guī)程》（DB13/T 1419—2011）和《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG E30—2005）檢測水泥混凝土的空隙率、毛體積密度和7d齡期的抗壓強度、抗彎拉強度等。

2.3 不同養(yǎng)護條件對水泥混凝土力學性能影響

（1）根據(jù)“2.1試驗步驟”中（2）和（3）制作水泥混凝土試件6組，每組6個試件，用于28d齡期試件的抗壓強度和抗彎拉強度試驗。

（2）混凝土選用振動臺振動成型，振動時間為30s。

（3）成型試件采用以下6種養(yǎng)護方式：①試件置于自然環(huán)境中干養(yǎng)28d；②成型試模置于溫度為20℃±2℃、濕度大于50%的室內(nèi)薄膜覆蓋養(yǎng)生24h后脫模，置于自然環(huán)境中干養(yǎng)至28d；③成型試模置于溫度為20℃±2℃、濕度大于50%的室內(nèi)薄膜覆蓋養(yǎng)生24h后脫模，放入標養(yǎng)室養(yǎng)生至7d，取出置于自然環(huán)境中干養(yǎng)至28d；④成型試模置于溫度為20℃±2℃、濕度大于50%的室內(nèi)薄膜覆蓋養(yǎng)生24h后脫模，放入標養(yǎng)室養(yǎng)生至28d；⑤7d薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護后，置于自然環(huán)境中干養(yǎng)至28d；⑥薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護28d。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同成型方式對多孔改性水泥混凝土性能的影響

4種不同成型方式的試驗結(jié)果如表4所示。

表4 不同成型方式對多孔改性混凝土性能的影響

從表4可以看出，不同成型方式對混凝土空隙率及力學性能存在不同影響。采用方式1成型，石料漿膜包裹及試件成孔均勻性都較好，但抗壓、抗彎拉強度較低；采用方式2、方式3成型，混凝土試件空隙率離散性小，孔隙分布較為均勻，且成型固結(jié)穩(wěn)定；采用方式4成型，由于振動時間長，上部水泥漿下漏，脫模后試件底部孔隙封堵，成孔較差。因此，水泥混凝土成型方式以第2、第3種方式為宜。

3.2 不同養(yǎng)護條件對多孔改性水泥混凝土性能的影響

6種不同養(yǎng)護條件對多孔改性水泥混凝土強度影響的試驗結(jié)果見表5。

表5 不同養(yǎng)護方式對多孔改性水泥凝土強度的影響

多孔混凝土由于存在大量孔隙，易失水、干燥快，所以養(yǎng)護條件對于試驗結(jié)果影響非常大。從表5可以看出，采用第3和第5種養(yǎng)護條件，可以使混凝土達到較高強度。由此說明，多孔改性水泥混凝土的養(yǎng)護條件，尤其是早期養(yǎng)護，要注意避免混凝土中水分的大量蒸發(fā)，混凝土裝模后應及時使用塑料薄膜覆蓋試樣表面，以促進添加了改性劑的水泥水化過程，后期不必采用保濕養(yǎng)生，自然條件下的干養(yǎng)護更有利于改性水泥漿形成連續(xù)的網(wǎng)狀薄膜和完成二次水化過程，從而提高多孔改性水泥混凝土的力學性能，這是與普通水泥混凝土養(yǎng)生條件的顯著差別。

4 結(jié)論

（1）成型方式對多孔改性水泥混凝土的空隙率、毛體積密度、抗壓強度、抗彎拉強度性能均有影響，采用振動臺振動成型，振動時間30s或人工插搗成型效果最好。

（2）拌和混凝土裝模后應及時使用塑料薄膜覆蓋試樣表面，早期保濕養(yǎng)護7d可促進水泥水化過程，然后進行自然條件下的干養(yǎng)護，有利于水泥改性劑發(fā)揮作用，提高多孔改性水泥混凝土的力學性能。

[1]DB13/T 1419—2011，公路路面多孔改性水泥混凝土施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JTG E30—2005，公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程[S].