免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的對比

1、免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的對比原作者:武漢城市建設(shè)學(xué)院 張長清   出處:選自城市建設(shè)【論文摘要】利用正交試驗,探討影響免振搗自密實混凝土與振搗混凝土強(qiáng)度比的因素,提出免振搗自密實混凝土應(yīng)具有適量微粉含量和較大砂率,發(fā)現(xiàn)成型方式不影響混凝土的干燥收縮,但影響彈性模量.免振搗自密實混凝土是借助于高效減水劑、流化劑、增塑劑以及摻加粉煤灰、礦渣等粉粒制成的流動性大的混凝土,不必振搗,依靠混凝土自重流動密實.免振搗自密實混凝土自問世以來,雖在國內(nèi)外一些混凝土工程中得到應(yīng)用,但仍處于研究開發(fā)利用階段,對于相同配比的混凝土,有關(guān)免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的性質(zhì)對比的研究還末見

2、報道.弄清相同配比的免振混凝土與振搗混凝土對比性質(zhì)的影響因素,尤其是對強(qiáng)度的影響,使得配制的免振搗自密實混凝土接近或達(dá)到振搗混凝土的強(qiáng)度, 從而充分發(fā)揮免振搗自密實混凝土承受荷載潛能,降低材料成本,提高經(jīng)濟(jì)效益. 1試驗用原材料水泥選用重慶水泥廠硅酸鹽水泥,標(biāo)號525.砂選用重慶特細(xì)砂,細(xì)度模數(shù)0.66,堆積密度1 277 kg/m3,空隙率52.5%.石子選用重慶520 mm卵石,連續(xù)級配,表觀密度2 700 kgm3.減水劑選用廣東湛江外加劑廠FDN,摻量0.7 %.2試驗方法試驗選擇混凝土坍落度為(24±1)cm.將相同配比的混凝土拌合物成型二個三聯(lián)試模第一個三聯(lián)試模在振動臺上

3、成型,振動時間15 s;第二個三聯(lián)試模的成型是將混凝土從20 cm高處自由落下,流實填充試模.測混凝土拌合物的濕表觀密度和試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的抗壓強(qiáng)度，分析免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的濕表觀密度之比和強(qiáng)度之比.考慮到單位體積用水量對混凝土流動性的影響,水泥用量對混凝土強(qiáng)度和耐久性的影響,砂率對混凝土粘聚性和流動性的影響,試驗選擇用水量、水泥用量和砂率三個因素,設(shè)計正交試驗,表1為試驗因素水平表,選用L9(34)正交表(表2).表1因素水平表水平因素A.用水量kg/m3B.水泥用量kg/m3C.砂率%118045023218541026319037029表2L9(34)試驗方案與試驗結(jié)果試

4、驗因素強(qiáng)度比%表觀密度比%ABCD123411(180)1(450)1(23)11059021(180)2(410)2(26)2918931(180)3(370)3(39)3819742(185)1(450)2(26)3859752(185)2(410)1(23)17610062(185)3(370)3(39)2979873(190)1(450)3(39)2969983(190)2(410)2(26)3889793(190)3(370)1(23)183993試驗結(jié)果與分析    3.1影響強(qiáng)度比的因素極差R大小反映各因素影響程度(表3).從影響強(qiáng)度比的因素來看,極差R的排序

5、是砂率>水泥用量>用水量,即在影響免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的強(qiáng)度比的三個因素中,影響程度由強(qiáng)到弱的順序是砂率、水泥用量和用水量.根據(jù)混凝土固定用水量法則,混凝土的用水量表征流動性,則流動性對免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的強(qiáng)度比影響不如水泥用量和砂率影響程度大.考慮到試驗選擇混凝土坍落度保持在(24±1) cm, 因此,在混凝土流動性滿足要求的前提下,影響強(qiáng)度比因素還與混凝土的配合比有關(guān).因特細(xì)砂微粉量(<0.315 mm)較多,水泥用量和砂率的影響程度較大,實質(zhì)上說明水泥用量和微粉量總和的影響較大.按混凝土流變學(xué)理論,新拌水泥砂漿和混凝土屬賓漢姆體,流變方程

6、為 =0+，式中，為剪應(yīng)力,0為屈服應(yīng)力,為塑性粘度,為剪切速率 0是阻止塑性變形的最大應(yīng)力,在外力作用下混凝土拌合物內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力0時,混凝土產(chǎn)生流動;是混凝土拌合物內(nèi)部阻止其流動的一種性能, 越小,在相同外力作用下流動速度越快,由此可見,0和是反映混凝土拌合物和易性的二個主要的流變參數(shù).表3正交試驗極差分析%強(qiáng)度比表觀密度比k1k2k3k4k1k2k3R9286896929898695858789695983958884119694995889585109695972普通混凝土采用機(jī)械振搗時,因能使0大幅度減少,與振動區(qū)內(nèi)的混凝土液化而流動并密實成型的道理相似制備免振搗自密實混凝土的原理

7、是通過合理的混凝土配合比設(shè)計,使0減少到適宜范圍,同時又具有足夠的,保持骨料懸浮于水泥漿中,不出現(xiàn)離析泌水,能自由流淌充分填充模板空隙形成均勻密實的結(jié)構(gòu).    3.2砂率對免振搗自密實混凝土的影響免振搗自密實混凝土中的細(xì)集料使得混凝土拌合物具有粘聚性以抵抗分層離析.免振搗自密實混凝土在模板內(nèi)能順利流動,是由于砂漿潤滑粗骨料和粗骨料懸浮在灰漿中的緣故，細(xì)骨料量過低過高都不利.當(dāng)水灰比和水泥用量一定時,如砂率太低,沒有足夠的砂粒對石子起潤滑作用,混凝土的流動性降低,使得水泥砂漿的粘聚性降低,混凝土產(chǎn)生離析,砂漿從粗骨料中流出,剩下呈米花糖狀的無砂混凝土.但砂漿量也不

8、可過大,否則會因水泥量相應(yīng)增大導(dǎo)致混凝土的干縮增大,出現(xiàn)干縮裂縫.特細(xì)砂混凝土的砂率從24%增至31%,砂率每增加1%,水泥用量增加36 kg/m3,半年期和一年期混凝土干縮隨砂率提高而增大.特細(xì)砂砂率與混凝土流動性關(guān)系見表4.對于一定級配的粗集料和水泥用量一定的混凝土拌合料,存在最佳砂率,使得滿足自密實要求條件下用水量最少.表5列出了用525號礦渣水泥配制坍落度57 cm的特細(xì)砂混凝土配比,從中可見特細(xì)砂混凝土的低砂率和高水泥用量.免振搗自密實混凝土的最佳含砂率宜在普通混凝土的最佳含砂率基礎(chǔ)上提高3%5%.從表2可見,單位體積用水量為180 kg/m3和185 kg/m3時,隨著砂率的降低,

9、免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的強(qiáng)度比增加.考慮到特細(xì)砂混凝土配比的低砂率和高水泥用量的特點,特細(xì)砂免振搗自密實混凝土的最大砂率不宜超過23%.表4特細(xì)砂砂率與混凝土流動性關(guān)系編號水泥用量kg/m3用水量kg/m3水灰比砂率%坍落度cm14502100.472324.024502100.472622.534502100.472919.544502100.47321.553702100.572322.563702100.572621.573702100.572920.583702100.573218.5表5 525號礦渣水泥特細(xì)砂混凝土配比水泥標(biāo)號配比CSGWCkg/m3Wkg/m3砂率%C35

10、10.543.270.3847117914C3010.693.610.4242617916C2510.884.040.4738117918C2011.194.740.5532517920   3.3水灰比對強(qiáng)度比的影響水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素之一.混凝土強(qiáng)度與水灰比關(guān)系見表4.根據(jù)鮑羅米公式,通過回歸分析,免振搗自密實混凝土和振搗混凝土的強(qiáng)度與水灰比關(guān)系式分別為免振搗自密實混凝土強(qiáng)度fcu1=36.5C/W-29.3(MPa),相關(guān)系數(shù)r=0.931；機(jī)械振搗混凝土強(qiáng)度fcu0=30.5C/W-20.9(MPa),相關(guān)系數(shù)r=0.876從以上二關(guān)系式可見,由于二直線

11、的斜率不同,要使強(qiáng)度相等,強(qiáng)度比為100%,須增大灰水比,即降低水灰比,由fcu1= fcu0可得水灰比C/W=0.33.但水灰比低,為了保持流動性,勢必增加水泥用量.若取用水量185 kg/m3,則水泥用量555 kg/m3.水泥用量高,帶來混凝土大收縮,高水化熱及徐變增大等不利影響.因此,單純用特細(xì)砂配制免振搗自密實混凝土,在技術(shù)上還有上述難題需解決.可見，從強(qiáng)度比角度的研究也說明摻磨細(xì)粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是配制免振搗自密實混凝土的有效途徑之一     3.4濕表觀密度對比從表2可見,免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的濕表觀密度比變化不大，沒有強(qiáng)度比效果明顯

12、.因此,用免振搗自密實混凝土與振搗混凝土的強(qiáng)度比討論免振搗自密實效果比用濕表觀密度比更說明問題.在配比相差不大時，混凝土的表觀密度和強(qiáng)度之間無相關(guān)性(表6)表6混凝土表觀密度比和強(qiáng)度比%項目編號1234567891011表觀密度比/%100.099.9101.6100.3101.8100.899.4100.3100.596.4103.4強(qiáng)度比/%103109105951111099210511292110    3.5彈性模量對比從表7中看到振搗混凝土的彈性模量略高于免振搗自密實混凝土的彈性模量,說明成型方式對混凝土的彈性模量有影響. 表7混凝土彈性模量混凝土變形

13、量n/mm彈性模量Ec×104MPa軸壓強(qiáng)度fa/MPa彈性模量平均值MPa軸壓強(qiáng)度平均值MPa立方體抗壓強(qiáng)度MPa振搗混凝土0.035 03.4227.63.0025.550.90.042 52.7825.70.043 02.8123.1免振搗自密實混凝土0.047 02.5431.32.3930.553.20.036 03.3231.20.042 72.8029.0     3.6干縮對比干燥收縮是由于水分在新生的水泥石骨架中的分布變化、移動及蒸發(fā)引起的,這種收縮在混凝土的總收縮中起主導(dǎo)作用.發(fā)生在已硬化混凝土中的干縮會引起混凝土的開裂,降低混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和耐久性特細(xì)砂流態(tài)混凝土的干燥收縮在760 d相對較大,到90 d時干縮曲線已與基態(tài)混凝土干縮曲線大致平行.因此,筆者測試了6個月混凝土的干縮.免振搗自密實混凝土干燥為3.51×10-4,振搗混凝土的干縮為3.26×10-4,二者相差不大. 故成型方式對干縮沒有影響. 4基本結(jié)論a. 影響免