一種高折壓比混凝土的制備方法

薛永武，陳太杭，臧軍

（江蘇名和集團有限公司，鎮(zhèn)江 212028）

1 前言

普通混凝土材料作為一種脆性材料存在脆性大而韌性不足的缺點，從而大大限制了其應(yīng)用范圍。目前，我國的高等級道路、橋梁交通流量大，對混凝土的質(zhì)量要求較高，其不僅要求混凝土具有較高的抗壓強度及耐久性能，還要求混凝土必須具備較高的抗折強度。同時，國家規(guī)范也將混凝土的抗折強度作為控制高等級水泥混凝土路面的質(zhì)量關(guān)鍵，28d 需達到 5.0MPa 以上，對于重載公路、機場路面、大跨度橋梁等具有特殊使用目的的混凝土路面，則要求 28d 抗折強度大于5.5MPa。普通混凝土的折壓比一般在 1/10～1/20 之間，而目前的混凝土路面使用情況表明，普通路面混凝土材料很難滿足重載交通的需要，因此，在一些對抗折強度要求較高的工程中，為了達到設(shè)計要求，不得不加大水泥用量，從而導(dǎo)致工程成本的增加及混凝土材料耐久性能的下降[1-3]。

高折壓比混凝土材料是一種新型路面材料，屬于高強高性能混凝土，具有高抗折強度、高耐久性及優(yōu)良的工作性能，可廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、重載路面等對抗折強度要求較高的工程。目前，對于高折壓比混凝土材料的制備技術(shù)還存在諸多缺陷，大多數(shù)高折壓比混凝土存在耐久性差、成本高、施工性能差的問題。對于已公開的專利技術(shù)，提高混凝土抗折強度的方法主要由以下兩種：（1）通過摻加聚合物膠粉、乳液等膠黏劑提高混凝土抗折強度，此種方法雖然可以顯著提高混凝土抗折強度，但大多數(shù)聚合物膠黏劑價格昂貴，從而大大提高工程成本。另外，部分聚合物膠黏劑具有引氣效果，摻入后會導(dǎo)致混凝土材料抗壓強度降低，耐久性能變差。（2）通過摻加具有顆粒分散效果的抗折劑提高混凝土抗折強度，但是結(jié)果顯示此種方法對抗折強度的改善效果有限[4-5]。

2 試驗原材料及試驗方法

2.1 試驗原材料

（1）水泥

水泥選用安徽宣城海螺 P·O42.5 水泥。

（2）礦物摻合料

試驗采用的活性礦物摻合料為江蘇諫壁電廠Ⅱ級粉煤灰。

（4）細骨料

細骨料為水淬高爐礦渣或天然河砂，細度模數(shù)為2.6～2.8。

（5）粗骨料

粗骨料選用盱眙產(chǎn) 5～25mm 連續(xù)級配多孔玄武巖或5～25mm 連續(xù)級配石灰石。

（6）外加劑

減水劑采用脂肪族高效泵送劑，減水率 15%。

2.2 試驗方法

混凝土力學(xué)性能測試實驗按照 GB/T50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》 進行，混凝土變形按 DL/T5150—2001《 水工混凝土試驗規(guī)程》之 4. 9 進行測試，實驗配比標(biāo)準(zhǔn)參照 C50 商品混凝土配比標(biāo)準(zhǔn)。分別用水淬高爐礦渣和多孔玄武巖部分或全部取代天然河砂及石灰?guī)r后與普通混凝土進行折壓比的比較，并對混凝土的收縮性能進行對比。C50 商品混凝土配合比見表 1。

表1 C50 商品混凝土配合比 kg/m3

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 水淬高爐礦渣取代天然河砂對混凝土折壓比的影響

表2 水淬高爐礦渣取代天然河砂對混凝土折壓比的影響

隨著水淬高爐礦渣取代天然河砂的比例不斷提高，混凝土的抗折強度明顯改善，折壓比也明顯提高。與天然河砂相比，水淬高爐礦渣具有較大的表面粗糙度和孔隙率，因此，混凝土的過渡區(qū)得以改善，混凝土的抗折強度和折壓比得以明顯提高?；炷恋目箟簭姸纫灿行┰S改善。

3.2 多孔玄武巖取代石灰?guī)r對混凝土折壓比的影響

試驗結(jié)果見表 3、4。

表3 多孔玄武巖取代石灰?guī)r對混凝土折壓比的影響

表4 水淬高爐礦渣和多孔玄武巖全取代后混凝土的強度和折壓比

隨著多孔玄武巖取代石灰?guī)r的比例不斷提高，混凝土的抗折強度和折壓比明顯提高。與石灰?guī)r相比，多孔玄武巖的孔隙率較大，有利于混凝土折壓比的提高。當(dāng)混凝土的全部骨料都被水淬高爐礦渣和多孔玄武巖取代后，混凝土的折壓比可以提高到 0.115。究其原因，除了以上提到的表面粗糙度和孔隙率的差異對過渡區(qū)的改善外，水淬高爐礦渣和多孔玄武巖還可以吸收新拌混凝土中的部分拌合水，降低了混凝土早期的實際水灰比；且有助于降低或避免骨料周圍易出現(xiàn)的邊壁效應(yīng)和微區(qū)泌水現(xiàn)象。隨著水泥的水化，當(dāng)骨料內(nèi)部的相對濕度大于基體的相對濕度時，骨料中的水分逐漸釋放出來供水泥繼續(xù)水化，起到了類似輕骨料對水泥漿體“內(nèi)養(yǎng)護”的功效。顯著改善了混凝土的界面結(jié)構(gòu)，提高了基體的致密性。

3.3 骨料取代后混凝土干縮性能的變化

骨料取代后混凝土干縮性能的變化，見表 5。由表 5 分析可得：當(dāng)骨料被水淬高爐礦渣和多孔玄武巖取代后，混凝土的干縮率顯著改善，這主要是由于水淬高爐礦渣和多孔玄武巖吸收新拌混凝土中的部分拌合水所導(dǎo)致，這些被吸入骨料的水可以對混凝土產(chǎn)生持續(xù)的“內(nèi)養(yǎng)護”作用，從而降低混凝土的干縮率。

表5 骨料取代后混凝土干縮性能的變化

4 結(jié)論

（1）與天然河砂相比，水淬高爐礦渣具有較大的表面粗糙度和孔隙率。隨著水淬高爐礦渣取代天然河砂的比例不斷提高，混凝土的抗折強度明顯改善，折壓比也明顯提高。

（2）與石灰?guī)r相比，多孔玄武巖的孔隙率較大，有利于混凝土折壓比的提高。本試驗中當(dāng)混凝土的全部骨料都被水淬高爐礦渣和多孔玄武巖取代后，混凝土的折壓比可以提高到 0.115。

（3）水淬高爐礦渣和多孔玄武巖可吸收新拌混凝土中的部分拌合水，這些被吸入骨料的水可以對混凝土產(chǎn)生持續(xù)的“內(nèi)養(yǎng)護”作用，當(dāng)骨料被水淬高爐礦渣和多孔玄武巖取代后，混凝土的干縮率顯著改善

[1]楊斌，歐孝奪. 高等級公路水泥混凝土路面斷裂破壞原因分析[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報，2001, (1) : 59-62．

[2]Poblete M，et al. Moisture effects on the behavior of PCC pavements [A]．Proceedings,2nd International workshop on the theoretical design of concrete pavements[C]．Siguenza，spain,1990, 429-434．

[3]李曄，姚祖康，劉春純，等．水泥混凝土機場道面縱縫碎裂損壞分析[J]. 華東公路，2003, (2):3-6．

[4]談至明， 姚祖康．水泥混凝土路面的荷載應(yīng)力分析[J]．公路, 2002, (8):15-18．

[5]沈榮熹，崔琪，李清海．新型纖維增強水泥基復(fù)合材料[M].北京: 中國建材工業(yè)出版社，2004, 1-7．