預(yù)填骨料混凝土抗壓性能研究

孟錦根 王莘晴 杜佳芝

（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 成都 611130）

0 前言

預(yù)填骨料混凝土是把粗骨料預(yù)先鋪填于模板中，再灌注砂漿，其彈性模量略髙于普通混凝土。攪拌過(guò)程無(wú)需加粗骨料，攪拌量少；試件骨料用量較大，水泥用量少，經(jīng)濟(jì)效益高。

預(yù)填骨料混凝土在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。由于預(yù)填骨料混凝土施工方法與普通混凝土有較大的不同[1]，骨料的預(yù)鋪及灌注密實(shí)度的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能上也存在較大差異，導(dǎo)致預(yù)填骨料混凝土的多項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)下降。加之灌注砂漿水化過(guò)程干縮開(kāi)裂，也會(huì)導(dǎo)致預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度降低。高振國(guó)、金樹(shù)新等研究表明，預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度總體水平為C20[2]。本次試驗(yàn)擬對(duì)傳統(tǒng)的預(yù)填骨料混凝土施工方法、原材料及配比做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，以提高預(yù)填骨料混凝土的強(qiáng)度。

1 試驗(yàn)材料及方法

本次試驗(yàn)材料選定如下：

水泥：42.5 早強(qiáng)普通硅酸鹽水泥。砂：細(xì)河沙。石子：碎石連續(xù)粒徑10～25mm。普通連續(xù)粒徑級(jí)配的骨料孔隙率小，砂漿灌注的通道小，阻力大，灌漿流動(dòng)速度慢。故本次試驗(yàn)采用篩分機(jī)篩除粒徑不超過(guò)10mm 的小石子，確定試驗(yàn)碎石級(jí)配為10～25mm，并對(duì)碎石進(jìn)行清洗處理。減水劑：聚羧酸減水劑（液態(tài)），廠家說(shuō)明按膠凝材料的1%配比。膨脹劑：UEA減水劑，按水泥的0.5%配比。摻合料：硅灰，粉煤灰。

投料順序：設(shè)計(jì)三種不同投料順序，進(jìn)行投料順序比對(duì)試驗(yàn)。最后流動(dòng)度時(shí)間最小的投放順序：水泥-硅灰-砂子-水-膨脹劑，攪拌1min，再加減水劑攪拌2min。

配合比為：水泥2kg、硅灰100g、砂子2kg、水1kg、膨脹劑20g、減水劑20g。流動(dòng)度檢測(cè)結(jié)果是第一投放順序制漿流動(dòng)度為34.5s，第二投放順序制漿流動(dòng)度為25.4s，第三投放順序制漿流動(dòng)度為16.9s。可知第三投放順序的流動(dòng)度時(shí)間最小，流動(dòng)性最好。所以試驗(yàn)投料順序均按第三投放順序執(zhí)行。

灌漿方式：重力式從上往下灌漿，空氣不易排出。為保證灌漿密實(shí)，試驗(yàn)采用高位漏斗灌漿，灌漿管事先插入試件模具底部，然后從高差3m的高位漏斗中傾倒?jié){料，同時(shí)根據(jù)灌漿料上升速度適時(shí)提升灌漿管。

2 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果數(shù)據(jù)

第1～3 組的粉煤灰分別采用以0、10%、15%的水泥用量做摻量，不振搗方式灌注；第4～6 組的粉煤灰分別采用以0、10%、15%的水泥用量做摻量，灌注完成后再進(jìn)行平板振動(dòng)臺(tái)振搗。為驗(yàn)證石子預(yù)處理影響重要性，增設(shè)第7 組、第8 組未進(jìn)行石子清洗預(yù)處理，減水劑用量按水泥用量的1%加入。試件制作情況見(jiàn)表1。

養(yǎng)護(hù)28d 后進(jìn)行試壓，混凝土試塊試壓結(jié)果見(jiàn)表2。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 流動(dòng)度變化趨勢(shì)

分別從1～3 組及4～6 組看，隨著水泥中粉煤灰摻量的增大，用水量減少，水膠比減少，發(fā)現(xiàn)試樣流動(dòng)度也出現(xiàn)規(guī)律的遞增，水泥摻量0%～10%范圍內(nèi)，變化趨勢(shì)較明顯。隨著摻量進(jìn)步增加，流動(dòng)度增強(qiáng)趨勢(shì)減弱。

表1 試件制作情況

表2 混凝土試塊試壓結(jié)果

3.2 抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)

對(duì)第1～3、4～5 組兩批試樣分別分析，試樣抗壓強(qiáng)度隨粉煤灰摻量的增大呈同向變化。水泥摻量0～15%范圍內(nèi)，變化趨勢(shì)較明顯，基本服從正比變化。在粉煤灰摻量相同的情況下第1～3、4～5 組兩批試樣的試塊抗壓強(qiáng)度的變化沒(méi)有趨勢(shì)性，波動(dòng)幅度在10%以內(nèi)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)水膠比分別為0.47、0.41、0.38 在遞減情況下，抗壓強(qiáng)度在遞增。

3.3 石子預(yù)處理

為驗(yàn)證骨料預(yù)處理重要性，第7 組試驗(yàn)未篩除10mm 以下碎石，也未進(jìn)行清洗，其他條件與第6 組試驗(yàn)相同，測(cè)得抗壓強(qiáng)度比第6 組下降48%。可見(jiàn)，有小碎石則空隙小，灌漿不密實(shí)，加之碎石未清洗，影響灌漿流動(dòng)性，碎石未被砂漿包裹嚴(yán)密，所以抗壓強(qiáng)度折減近半；第8 組試驗(yàn)增大粉煤灰摻量，未作預(yù)處理，實(shí)測(cè)強(qiáng)度不增反降，可見(jiàn)，粉煤灰摻量對(duì)其抗壓強(qiáng)度提升，無(wú)顯著影響。

4 結(jié)論

（1）在碎石預(yù)處理及灌注砂漿流動(dòng)性較好的前提下振搗對(duì)預(yù)填混凝土強(qiáng)度提高并沒(méi)有明顯作用。

（2）流動(dòng)度在粉煤灰摻量為0%～10%范圍內(nèi)，改善幅度較大；10%～15%范圍內(nèi)，改善幅度減少。抗壓強(qiáng)度與粉煤灰摻量約呈正比關(guān)系，但水膠比成遞減變化強(qiáng)度也反映成遞增變化。本文認(rèn)為粉煤灰增加，其滾珠效應(yīng)能增加水泥的流動(dòng)性，本試驗(yàn)特意在粉煤灰增加時(shí)減少用水量，目的是減少水膠比，達(dá)到增加強(qiáng)度的目的，而試驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。

（3）石子預(yù)處理，可提升預(yù)填骨料混凝土抗壓強(qiáng)度近2 倍。在骨料含泥量較大的情況下，粉煤灰對(duì)其強(qiáng)度影響不顯著。

（4）恰當(dāng)?shù)墓璺酆头勖夯覔搅靠梢蕴岣呋炷翉?qiáng)度；摻加減水劑能使保證灌漿料流動(dòng)度25S 以內(nèi)的情況下水膠比可以達(dá)到0.38；摻加膨脹劑，能減少混凝土的干縮裂縫。通過(guò)以上配合比調(diào)試，確定適宜的配合比，是預(yù)填骨料混凝土抗壓強(qiáng)度滿足C40 以上標(biāo)準(zhǔn)的必要條件之一。

課題項(xiàng)目：四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研課題“提高預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)研究”（2018-XY-KY-17）。