透水模板布改善混凝土表層質(zhì)量試驗(yàn)分析

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一、實(shí)驗(yàn)

（一）材料

本實(shí)驗(yàn)所用的碎石作為粗骨料，其具有二級的壓碎指標(biāo)和20mm的最大粒徑；實(shí)驗(yàn)中所用的砂的細(xì)度模數(shù)為3.1；海螺牌42.5MPa硅酸鹽水泥為本實(shí)驗(yàn)所用的水泥材料；而透水模板布所用的材料為武漢科技學(xué)院研制的透水保濕模板布。在混凝土試塊尺寸、表面類型及養(yǎng)護(hù)條件表2中，A、D兩組不同的混凝土試塊所采用的材料都為透水保濕模板布的I型材料，其中，當(dāng)A組混凝土試塊對透水保濕模板布材料應(yīng)用完后，會重復(fù)應(yīng)用到D組混凝土試塊中。而表中E組混凝土試塊所采用的材料為透水保濕模板布的II型材料。其次，在混凝土配合比設(shè)計見表1中，將水灰比W/C確定為0.46與0.53，主要目的是將混凝土強(qiáng)度等級控制在常用的C40等級以下；此外，硅粉、粉煤灰等礦物摻合料可以有效地改善混凝土的抗?jié)B透性，為了使實(shí)驗(yàn)的抗?jié)B透性的分析能夠顯而易見，在進(jìn)行透水模板布改善混凝土表層質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)中，并沒有對任何一種礦物摻合料進(jìn)行添加進(jìn)行水灰配合比的實(shí)施。

實(shí)驗(yàn)所采用的混凝土試塊的尺寸、編號以及表面處理類型和養(yǎng)護(hù)條件見混凝土試塊尺寸、表面類型及養(yǎng)護(hù)條件表2。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比分析所用的混凝土試塊有七種，其中編號為A和D的試件各一組，每組有六塊試件，而當(dāng)中的三塊會進(jìn)行自然的養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)過程中的前7天，會進(jìn)行灑水覆膜的實(shí)施；其中所剩的另三塊會在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)相對濕度為95%±l%，溫度為20℃±l℃。E組的三塊試塊會全部進(jìn)行自然的養(yǎng)護(hù)，與A、D編號相同，也要在前7天進(jìn)行灑水覆膜。S0 、S1試塊的標(biāo)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)做法與上述相同。為了有利于實(shí)驗(yàn)的對比和分析，A、D、E試塊的制作方式是：同一個200mm×200mm×200mm的立方體試塊中，相鄰的兩個澆筑側(cè)面會進(jìn)行透水模板技術(shù)的應(yīng)用，而相鄰的另外兩個澆筑側(cè)面則不需要進(jìn)行上述的措施應(yīng)用。此外，對兩種不同的配合比為150mm×150mm×l50mm的試塊S0、S1進(jìn)行保留，并做抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，可在壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。下表為混凝土配合比的設(shè)計表1。

表1 混凝土配合比設(shè)計表

（二）方法

1.對于混凝土表層強(qiáng)度的回彈法測定，可根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行應(yīng)用，混凝土抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)可按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的參照來進(jìn)行。下表為混凝土試塊尺寸、表面類型及養(yǎng)護(hù)條件表2。

表2 混凝土試塊尺寸、表面類型及養(yǎng)護(hù)條件

2.實(shí)驗(yàn)會對混凝土表層水吸附試驗(yàn)進(jìn)行應(yīng)用，來進(jìn)行混凝土表層的抗?jié)B透性進(jìn)行評價。該試驗(yàn)依據(jù)的指標(biāo)值為英國標(biāo)準(zhǔn)Initial Surface Absorption Test的量測指標(biāo)，而這也是美國《混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測評價方法》中對混凝土滲透性進(jìn)行評價的一種方法。實(shí)驗(yàn)將應(yīng)用圓形密封容器把2KPa的水壓施加在面積不小于5000mm2、直徑為80mm的混凝土圓形表面上，之后依據(jù)10分鐘、30分鐘、60分鐘的時間，對水閥的關(guān)閉時間進(jìn)行選擇，之后再閥門關(guān)閉后的1分鐘、2分鐘后進(jìn)行混凝土的吸水值的標(biāo)準(zhǔn)量測。此外，在混凝土試塊在28天的養(yǎng)護(hù)之后，要進(jìn)行混凝土的滲透性檢測，進(jìn)行試驗(yàn)之前，可將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊分別放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，并進(jìn)行24小時的烘干，其溫度為105℃。值得注意的是，試驗(yàn)中檢測混凝土試塊的用面均為澆筑側(cè)面。在混凝土試塊尺寸、表面類型及養(yǎng)護(hù)條件表中，“N”代表自然養(yǎng)護(hù)，“S”代表標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，“CPF面”代表采用透水模板的混凝土面，而未采用透水模板的混凝土面則用“CON面”表示。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）抗壓強(qiáng)度

在進(jìn)行28天的養(yǎng)護(hù)工作之后，對“SO”編號的3塊試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，試塊的尺寸為150mm×l50mm×l50mm，試驗(yàn)的強(qiáng)度值是39.5MPa；此外并對編號為“S1”的混凝土試塊進(jìn)行同樣的抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，其強(qiáng)度值為35.2MPa。

（二）混凝土表層水吸附試驗(yàn)

表3是混凝土表層水吸附試驗(yàn)表，在同一個試塊當(dāng)中，就混凝土表層水吸附值而言，采用透水模板布的混凝土面要比不采用CPF的混凝土面的水吸附值低2～3倍，這也就有效地說明了透水模板布對混凝土表面的抗?jié)B透性有提高的作用，并有利于混凝土耐久性的提高。

表3 混凝土表層水吸附試驗(yàn)表

（三）混凝土表層孔結(jié)構(gòu)的分析

壓汞法主要是根據(jù)壓入多孔材料系統(tǒng)中的汞的數(shù)量與所加壓力之間的函數(shù)關(guān)系，計算孔的直徑和不同大小孔的體積。這種方法常會應(yīng)用于混凝土的孔隙測試和水泥硬化漿體測試的實(shí)驗(yàn)中。據(jù)有關(guān)資料對壓汞法測定的平均分布孔徑和混凝土表層水吸附試驗(yàn)值之間的函數(shù)關(guān)系的可靠驗(yàn)證，可對兩者的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行利用，有效地對混凝土結(jié)構(gòu)表層的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。對于混凝土表層的保護(hù)層厚度來講，這一方法確實(shí)具有一定的可行性。其中的函數(shù)關(guān)系表達(dá)為：It=2.8t-0.5pr2m。其中，It為混凝土表層水吸附值即ISTA（t），下標(biāo)t指表層水吸附試驗(yàn)從開始加壓到關(guān)閉水閥之間的時間（min），如I10就是ISTA10的值；p為與rm對應(yīng)的孔隙率，是體積分?jǐn)?shù)（%）；rm指平均分布孔徑，其單位為um。依據(jù)這一公式的計算，就可得出十分鐘的時間內(nèi)，混凝土表層的水吸附值對應(yīng)的表層孔結(jié)構(gòu)狀況就可以得出對應(yīng)的數(shù)值來。

表4是混凝土表層孔隙率-平均分布孔徑表?？梢钥闯觯谕粋€試塊中，就表層平均分布孔與孔隙率而言，不采用透水模板布的混凝土表面的平均分布孔與孔隙率的乘積要比采用的混凝土表面增多了1/2～2/3。這也就說明了透水模板布對混凝土表層孔結(jié)構(gòu)的改善。其中rm 指的是平均分布孔徑(μm)，P指的是體積分?jǐn)?shù)(%)。

（四）混凝土表層水灰比與抗壓強(qiáng)度的分析

表4 混凝土表層孔隙率-平均分布孔徑表

表5和表6分別是混凝土通過回彈法得出的表層強(qiáng)度換算值和通過壓力試驗(yàn)機(jī)得出的整體抗壓強(qiáng)度值的數(shù)值表，其強(qiáng)度單位為Mpa。

通過上表的分析，可以看出混凝土的整體強(qiáng)度和表層強(qiáng)度的差別很大。雖然透水模板布對混凝土表層的抗壓強(qiáng)度有良好的改善作用，但就整體混凝土的抗壓強(qiáng)度而言，并沒有過于明顯的影響，但應(yīng)用回彈法得出的抗壓強(qiáng)度的換算值，可以有效地進(jìn)行混凝土表層質(zhì)量的分析。體現(xiàn)出應(yīng)用回彈法得出的抗壓強(qiáng)度的換算值的數(shù)值表中，同水灰比的試塊的側(cè)面未采用模板布的表面比采用模板布的混凝土面的強(qiáng)度值要低，也就是說，沒有采用模板布的混凝土表面會出現(xiàn)大量的氣孔聚集現(xiàn)象，由于表層孔隙率的不斷增大，造成了混凝土表層的密實(shí)性的降低，這也就使混凝土的表層強(qiáng)度有所降低。而采用模板布的混凝土的表面會因模板布過濾層的毛細(xì)吸附作用，將表面的水進(jìn)行排除。這一設(shè)計智慧將混凝土的水向外遷移，但不會使水泥顆粒出現(xiàn)流失的現(xiàn)象。由于模板布的應(yīng)用，使水泥顆粒有效的聚集在了混凝土的表面當(dāng)中，從而降低了混凝土表面的水灰比，也就促使了混凝土表層強(qiáng)度的提高。

表5 混凝土通過回彈法獲得的表層強(qiáng)度換算值表

表6 混凝土通過壓力試驗(yàn)機(jī)獲得的整體抗壓強(qiáng)度值表

結(jié)束語

總之，通過對透水模板布的應(yīng)用，可以對混凝土的孔徑分布和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行良好的改善，并有利于混凝土耐久性和抗?jié)B性能的提高。