預(yù)填骨料混凝土的結(jié)構(gòu)缺陷及改進(jìn)措施

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1、第24卷　第6期武　漢　理　工　大　學(xué)　學(xué)　報(bào)Vol.24No.62002年6月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJun.2002文章編號(hào):167124431(2002)0620019203預(yù)填骨料混凝土的結(jié)構(gòu)缺陷及改進(jìn)措施高振國(guó)　金樹(shù)新　羅永會(huì)(石家莊鐵道學(xué)院)摘　要:　在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,從預(yù)填集料混凝土力學(xué)性能入手,應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)理論,分析了預(yù)填集料混凝土內(nèi)部缺陷成因,并對(duì)傳統(tǒng)預(yù)填集料混凝土的施工方法加以改進(jìn),從而減少缺陷,配制出較高強(qiáng)度的預(yù)填集料混凝土。關(guān)鍵詞:　預(yù)填集料混凝土;　結(jié)構(gòu)缺陷;　強(qiáng)度;　施工中圖

2、分類(lèi)號(hào):TU528.59文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A[1]預(yù)填集料混凝土是指預(yù)先在模具內(nèi)將粗骨料鋪好振實(shí),再向其空隙中注入砂漿而成的混凝土。由于施工方法與普通混凝土有較大的不同,其結(jié)構(gòu)與普通混凝土也存在較大的差異,進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)填集料混凝土的多項(xiàng)性能(特別是強(qiáng)度)下降。資料表明,預(yù)填集料混凝土強(qiáng)度總體水平為C20。對(duì)預(yù)填集料混凝土進(jìn)行大量宏觀力學(xué)性能試驗(yàn),分析其缺陷成因,采取一定的措施,使預(yù)填集料混凝土28d強(qiáng)度達(dá)34MPa以上。1　預(yù)填集料混凝土主要缺陷及成因1.1　預(yù)填集料混凝土的界面裂縫混凝土的受力破壞是以其內(nèi)部初始裂縫擴(kuò)展而開(kāi)始的。初始裂縫主要是指由于水泥石收

3、縮形成內(nèi)應(yīng)力而造成的微裂縫及混凝土內(nèi)的一些孔隙。普通混凝土中,由于粗骨料是懸浮于砂漿中的,因而在水泥石及砂漿收縮時(shí),被其所包裹的粗骨料可隨之發(fā)生一定的位移,從而抵消部分內(nèi)應(yīng)力。預(yù)填集料混凝土中,粗骨料的預(yù)填使其顆粒相互接觸,顆粒間存在一定的機(jī)械咬合力,在砂漿收縮時(shí)粗骨料顆粒不能發(fā)生相對(duì)位移,使得粗骨料與砂漿界面上的拉應(yīng)力比普通混凝土更大,因而界面裂縫數(shù)目會(huì)更多。同時(shí),預(yù)填集料混凝土成型時(shí),為保證砂漿的順利注入,砂漿的水泥及水用量均較大,必然導(dǎo)致其后期收縮的增大,進(jìn)一步加劇了界面裂縫的形成及其尺寸的擴(kuò)大。1.2　界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)界面過(guò)渡區(qū)是影響混凝土性能

4、的一個(gè)重要區(qū)域。界面過(guò)渡區(qū)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響主要通過(guò)過(guò)渡區(qū)晶體取向及過(guò)渡區(qū)孔隙率兩個(gè)方面體現(xiàn)。由于預(yù)填集料混凝土的獨(dú)特施工工藝要求灌注砂漿有足夠高的流動(dòng)性,因而砂漿的水泥用量及用水量均較大,這在客觀上必然導(dǎo)致灌注砂漿的穩(wěn)定性低于普通混凝土中砂漿的穩(wěn)定性,因而預(yù)填集料混凝土內(nèi)分層加劇,砂漿中的水會(huì)更多、更容易泌出,從而在粗骨料下部形成較大水囊。[2]這會(huì)使水泥水化而得的氫氧化鈣及水化硫鋁酸鈣等結(jié)晶受到較小的約束,晶體生長(zhǎng)的取向性會(huì)加大;同時(shí),因?yàn)榧s束小,晶粒尺寸也將加大,必然導(dǎo)致過(guò)渡區(qū)孔隙率的增大。因此界面強(qiáng)度下降,從而導(dǎo)致預(yù)填集料混凝土強(qiáng)度降低。1.

5、3　預(yù)填集料混凝土粗骨料的網(wǎng)絡(luò)式接觸[3]吳中偉院士在其“中心質(zhì)假說(shuō)”理論中指出,中心質(zhì)網(wǎng)絡(luò)化是復(fù)合材料的一種理想結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹行馁|(zhì)網(wǎng)絡(luò)化可更好地使中心質(zhì)效應(yīng)疊加,從而對(duì)復(fù)合材料起到增強(qiáng)的作用。這一點(diǎn)在水泥石結(jié)構(gòu)體系中有較好的體現(xiàn),但對(duì)于混凝土這種大顆粒分散體系,界面粘結(jié)力的強(qiáng)弱對(duì)中心質(zhì)效應(yīng)的影響是必須考慮的因素。換言之,收稿日期:2001212203.作者簡(jiǎn)介:高振國(guó)(19682),男,講師;石家莊,石家莊鐵道學(xué)院(050043).?1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allr

6、ightsreserved.http://www.cnki.net　　　　　　　　　　　　　　　　　　　武　漢　理　工　大　學(xué)　學(xué)　報(bào)　　　　　　　　　　　　　202002年6月中心質(zhì)網(wǎng)絡(luò)化必須以較強(qiáng)的界面粘結(jié)力來(lái)保障,才能達(dá)到較好的增強(qiáng)作用。在預(yù)填集料混凝土中,粗骨料顆粒間相互接觸可形成空間網(wǎng)架,但由于其界面裂縫的產(chǎn)生、界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)的惡化,均導(dǎo)致粗骨料與砂漿介質(zhì)界面粘結(jié)力下降,因而在混凝土受壓時(shí),不受力的方向約束較小,粗骨料顆粒更容易向無(wú)約束方向發(fā)生位移或偏轉(zhuǎn),造成粗骨料與砂漿介質(zhì)界面幾乎全面積受拉,惡化了承載作用,使預(yù)填集料混凝土強(qiáng)度下降。1.

7、4　施工形成的內(nèi)部缺陷預(yù)填集料混凝土由于砂漿后注入,必然會(huì)使粗骨料顆粒間隙局部漿體不飽滿,從而形成空洞。傳統(tǒng)的預(yù)填集料混凝土施工方法為避免這一情況的發(fā)生,采用鋁粉發(fā)氣的方式使?jié){體膨脹,以保證漿體飽滿地填充于粗骨料間隙中。但鋁粉發(fā)氣會(huì)使混凝土孔隙率增大,對(duì)其力學(xué)性能不利;同時(shí)漿體的后期收縮不可能減少,且由于漿體硬化后含氣量較大、彈性模量低,漿體收縮會(huì)有加大的趨勢(shì)。硬化漿體收縮加大進(jìn)一步惡化了粗骨料與砂漿介質(zhì)的界面粘結(jié),從而使預(yù)填集料混凝土強(qiáng)度進(jìn)一步下降。1.5　小結(jié)上述種種缺陷的發(fā)生,均可導(dǎo)致預(yù)填集料混凝土強(qiáng)度及其它力學(xué)性能與普通混凝土相比有極大的差異

8、。采用水灰比(W?C)為0.45、0.50、0.55、0.60、0.65,砂灰比(S?C)為1.0、0.8分