免振搗自密實(shí)混凝土與振搗混凝土的對(duì)比

1、免振搗自密實(shí)混凝土與振搗混凝土的對(duì)比原作者:武漢城市建設(shè)學(xué)院 張長(zhǎng)清   出處:選自城市建設(shè)【論文摘要】利用正交試驗(yàn),探討影響免振搗自密實(shí)混凝土與振搗混凝土強(qiáng)度比的因素,提出免振搗自密實(shí)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(shí)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(dòng)性大的混凝土,不必振搗,依靠混凝土自重流動(dòng)密實(shí).免振搗自密實(shí)混凝土自問(wèn)世以來(lái),雖在國(guó)內(nèi)外一些混凝土工程中得到應(yīng)用,但仍處于研究開(kāi)發(fā)利用階段,對(duì)于相同配比的混凝土,有關(guān)免振搗自密實(shí)混凝土與振搗混凝土的性質(zhì)對(duì)比的研究還末見(jiàn)

2、報(bào)道.弄清相同配比的免振混凝土與振搗混凝土對(duì)比性質(zhì)的影響因素,尤其是對(duì)強(qiáng)度的影響,使得配制的免振搗自密實(shí)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(shí)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(yàn)用原材料水泥選用重慶水泥廠硅酸鹽水泥,標(biāo)號(hào)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(jí)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(yàn)方法試驗(yàn)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(gè)三聯(lián)試模第一個(gè)三聯(lián)試模在振動(dòng)臺(tái)上

3、成型,振動(dòng)時(shí)間15 s;第二個(gè)三聯(lián)試模的成型是將混凝土從20 cm高處自由落下,流實(shí)填充試模.測(cè)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(shí)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(duì)混凝土流動(dòng)性的影響,水泥用量對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性的影響,砂率對(duì)混凝土粘聚性和流動(dòng)性的影響,試驗(yàn)選擇用水量、水泥用量和砂率三個(gè)因素,設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),表1為試驗(yàn)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(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果試

4、驗(yàn)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(yàn)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(lái)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(shí)混凝土與振搗混凝土的強(qiáng)度比的三個(gè)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(dòng)性,則流動(dòng)性對(duì)免振搗自密實(shí)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(yàn)選擇混凝土坍落度保持在(24±1) cm, 因此,在混凝土流動(dòng)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(shí)質(zhì)上說(shuō)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(shí),混凝土產(chǎn)生流動(dòng);是混凝土拌合物內(nèi)部阻止其流動(dòng)的一種性能, 越小,在相同外力作用下流動(dòng)速度越快,由此可見(jiàn),0和是反映混凝土拌合物和易性的二個(gè)主要的流變參數(shù).表3正交試驗(yàn)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(shí),因能使0大幅度減少,與振動(dòng)區(qū)內(nèi)的混凝土液化而流動(dòng)并密實(shí)成型的道理相似制備免振搗自密實(shí)混凝土的原理

7、是通過(guò)合理的混凝土配合比設(shè)計(jì),使0減少到適宜范圍,同時(shí)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(shí)的結(jié)構(gòu).    3.2砂率對(duì)免振搗自密實(shí)混凝土的影響免振搗自密實(shí)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(shí)混凝土在模板內(nèi)能順利流動(dòng),是由于砂漿潤(rùn)滑粗骨料和粗骨料懸浮在灰漿中的緣故，細(xì)骨料量過(guò)低過(guò)高都不利.當(dāng)水灰比和水泥用量一定時(shí),如砂率太低,沒(méi)有足夠的砂粒對(duì)石子起潤(rùn)滑作用,混凝土的流動(dòng)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(wú)砂混凝土.但砂漿量也不

8、可過(guò)大,否則會(huì)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(dòng)性關(guān)系見(jiàn)表4.對(duì)于一定級(jí)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(shí)要求條件下用水量最少.表5列出了用525號(hào)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(jiàn)特細(xì)砂混凝土的低砂率和高水泥用量.免振搗自密實(shí)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(jiàn),單位體積用水量為180 kg/m3和185 kg/m3時(shí),隨著砂率的降低,

9、免振搗自密實(shí)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(diǎn),特細(xì)砂免振搗自密實(shí)混凝土的最大砂率不宜超過(guò)23%.表4特細(xì)砂砂率與混凝土流動(dòng)性關(guān)系編號(hào)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(hào)礦渣水泥特細(xì)砂混凝土配比水泥標(biāo)號(hào)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(duì)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(jiàn)表4.根據(jù)鮑羅米公式,通過(guò)回歸分析,免振搗自密實(shí)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(shí)混凝土強(qiáng)度f(wàn)cu1=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f(wàn)cu0=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(jiàn),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(dòng)性,勢(shì)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(lái)混凝土大收縮,高水化熱及徐變?cè)龃蟮炔焕绊?因此,單純用特細(xì)砂配制免振搗自密實(shí)混凝土,在技術(shù)上還有上述難題需解決.可見(jiàn)，從強(qiáng)度比角度的研究也說(shuō)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(shí)混凝土的有效途徑之一     3.4濕表觀密度對(duì)比從表2可見(jiàn),免振搗自密實(shí)混凝土與振搗混凝土的濕表觀密度比變化不大，沒(méi)有強(qiáng)度比效果明顯

12、.因此,用免振搗自密實(shí)混凝土與振搗混凝土的強(qiáng)度比討論免振搗自密實(shí)效果比用濕表觀密度比更說(shuō)明問(wèn)題.在配比相差不大時(shí)，混凝土的表觀密度和強(qiáng)度之間無(wú)相關(guān)性(表6)表6混凝土表觀密度比和強(qiáng)度比%項(xiàng)目編號(hào)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(duì)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(shí)混凝土的彈性模量,說(shuō)明成型方式對(duì)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f(wàn)a/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(shí)混凝土0.047 02.5431.32.3930.553.20.036 03.3231.20.042 72.8029.0     3.6干縮對(duì)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(dòng)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(huì)引起混凝土的開(kāi)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(duì)較大,到90 d時(shí)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(cè)試了6個(gè)月混凝土的干縮.免振搗自密實(shí)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(duì)干縮沒(méi)有影響. 4基本結(jié)論a. 影響免