預填骨料混凝土抗壓性能研究

孟錦根 王莘晴 杜佳芝

（四川交通職業技術學院 四川 成都 611130）

0 前言

預填骨料混凝土是把粗骨料預先鋪填于模板中，再灌注砂漿，其彈性模量略髙于普通混凝土。攪拌過程無需加粗骨料，攪拌量少；試件骨料用量較大，水泥用量少，經濟效益高。

預填骨料混凝土在國內應用較少。由于預填骨料混凝土施工方法與普通混凝土有較大的不同[1]，骨料的預鋪及灌注密實度的影響，導致結構性能上也存在較大差異，導致預填骨料混凝土的多項力學性能指標下降。加之灌注砂漿水化過程干縮開裂，也會導致預填骨料混凝土強度降低。高振國、金樹新等研究表明，預填骨料混凝土強度總體水平為C20[2]。本次試驗擬對傳統的預填骨料混凝土施工方法、原材料及配比做適當的改進，以提高預填骨料混凝土的強度。

1 試驗材料及方法

本次試驗材料選定如下：

水泥：42.5 早強普通硅酸鹽水泥。砂：細河沙。石子：碎石連續粒徑10～25mm。普通連續粒徑級配的骨料孔隙率小，砂漿灌注的通道小，阻力大，灌漿流動速度慢。故本次試驗采用篩分機篩除粒徑不超過10mm 的小石子，確定試驗碎石級配為10～25mm，并對碎石進行清洗處理。減水劑：聚羧酸減水劑（液態），廠家說明按膠凝材料的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：設計三種不同投料順序，進行投料順序比對試驗。最后流動度時間最小的投放順序：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。流動度檢測結果是第一投放順序制漿流動度為34.5s，第二投放順序制漿流動度為25.4s，第三投放順序制漿流動度為16.9s。可知第三投放順序的流動度時間最小，流動性最好。所以試驗投料順序均按第三投放順序執行。

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，試驗采用高位漏斗灌漿，灌漿管事先插入試件模具底部，然后從高差3m的高位漏斗中傾倒漿料，同時根據灌漿料上升速度適時提升灌漿管。

2 試驗過程及結果數據

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，灌注完成后再進行平板振動臺振搗。為驗證石子預處理影響重要性，增設第7 組、第8 組未進行石子清洗預處理，減水劑用量按水泥用量的1%加入。試件制作情況見表1。

養護28d 后進行試壓，混凝土試塊試壓結果見表2。

3 試驗結果分析

3.1 流動度變化趨勢

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，發現試樣流動度也出現規律的遞增，水泥摻量0%～10%范圍內，變化趨勢較明顯。隨著摻量進步增加，流動度增強趨勢減弱。

表1 試件制作情況

表2 混凝土試塊試壓結果

3.2 抗壓強度變化趨勢

對第1～3、4～5 組兩批試樣分別分析，試樣抗壓強度隨粉煤灰摻量的增大呈同向變化。水泥摻量0～15%范圍內，變化趨勢較明顯，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度的變化沒有趨勢性，波動幅度在10%以內。同時也發現水膠比分別為0.47、0.41、0.38 在遞減情況下，抗壓強度在遞增。

3.3 石子預處理

為驗證骨料預處理重要性，第7 組試驗未篩除10mm 以下碎石，也未進行清洗，其他條件與第6 組試驗相同，測得抗壓強度比第6 組下降48%。可見，有小碎石則空隙小，灌漿不密實，加之碎石未清洗，影響灌漿流動性，碎石未被砂漿包裹嚴密，所以抗壓強度折減近半；第8 組試驗增大粉煤灰摻量，未作預處理，實測強度不增反降，可見，粉煤灰摻量對其抗壓強度提升，無顯著影響。

4 結論

（1）在碎石預處理及灌注砂漿流動性較好的前提下振搗對預填混凝土強度提高并沒有明顯作用。

（2）流動度在粉煤灰摻量為0%～10%范圍內，改善幅度較大；10%～15%范圍內，改善幅度減少。抗壓強度與粉煤灰摻量約呈正比關系，但水膠比成遞減變化強度也反映成遞增變化。本文認為粉煤灰增加，其滾珠效應能增加水泥的流動性，本試驗特意在粉煤灰增加時減少用水量，目的是減少水膠比，達到增加強度的目的，而試驗證明了這一點。

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

（4）恰當的硅粉和粉煤灰摻量可以提高混凝土強度；摻加減水劑能使保證灌漿料流動度25S 以內的情況下水膠比可以達到0.38；摻加膨脹劑，能減少混凝土的干縮裂縫。通過以上配合比調試，確定適宜的配合比，是預填骨料混凝土抗壓強度滿足C40 以上標準的必要條件之一。

課題項目：四川交通職業技術學院科研課題“提高預填骨料混凝土強度的試驗研究”（2018-XY-KY-17）。