淺析提高預(yù)填骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的工程措施

王莘晴

（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川成都 611130）

1 預(yù)填骨料混凝土發(fā)展現(xiàn)狀

隨著建筑工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展，預(yù)制構(gòu)件在裝配式建筑中的重要地位日益凸顯。預(yù)填骨料混凝土形成的混凝土，彈性模量高，干縮率低。國外也稱“灌漿骨料混凝土”或“注射骨料混凝土”。

由于預(yù)填骨料混凝土施工方法與普通混凝土不同，結(jié)構(gòu)性能上也存在較大差異[1]。國內(nèi)工程建設(shè)中，中高強(qiáng)度的預(yù)填骨料混凝土應(yīng)用較少，如預(yù)填骨料混凝土配合比試配不合理，未考慮碎石及砂的粒徑與級(jí)配對(duì)灌注密實(shí)度的影響，造成碎石多空隙少，砂粒徑大導(dǎo)致砂漿流動(dòng)性差，從而導(dǎo)致灌漿密實(shí)度下降；注漿前，砂漿攪拌時(shí)間短，未拌合均勻，致使混凝土和易性差、密實(shí)度低；未按操作規(guī)程預(yù)填碎石，下料不當(dāng)，不同粒徑骨料分布不均，造成混凝土不勻質(zhì)性；施工中未采取適當(dāng)?shù)恼駬v措施，導(dǎo)致氣泡未充分排除，砂漿未充分填滿空隙；水灰比較高，內(nèi)應(yīng)力過大導(dǎo)致細(xì)裂縫產(chǎn)生以及注漿不密實(shí)等情況，都會(huì)使得預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度降低，制約預(yù)填骨料混凝土的應(yīng)用發(fā)展。

2 影響預(yù)填骨料混凝土抗壓強(qiáng)度因素分析

2.1 碎石含水量與級(jí)配

若預(yù)填碎石未經(jīng)預(yù)處理，則含水量低，碎石表面又附著粉塵，灌漿時(shí)碎石快速吸收砂漿中水分，致使砂漿流動(dòng)性降低，水化不充分，且灌漿密實(shí)度差，從而影響混凝土強(qiáng)度。此外，骨料鋪設(shè)的非均質(zhì)性，也將影響混凝土強(qiáng)度。

若灌注砂漿水灰比大，加之作業(yè)過程振搗困難，易造成泌水通道和水囊較多。因此，預(yù)填過程有效控制骨料含水量，確定合理施工配合比，增大注漿料的砂漿強(qiáng)度與流動(dòng)性，避免預(yù)填骨料因水化不充分產(chǎn)生泌水、離析等現(xiàn)象，是預(yù)填骨料混凝土施工過程的技術(shù)難點(diǎn)，也是提高其強(qiáng)度的關(guān)鍵措施。

2.2內(nèi)部裂縫

根據(jù)高振國、金樹新[2]等研究，預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度較低主要是混凝土受力破壞機(jī)理所致?；炷疗茐脑从谄鋬?nèi)部初始裂縫的擴(kuò)展貫通。初始裂縫主要是由于水泥石收縮形成內(nèi)應(yīng)力而造成的微裂縫及混凝土內(nèi)的一些孔隙。預(yù)填集料混凝土施工中，碎石的預(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)碎石顆粒不能發(fā)生相對(duì)位移，使得碎石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[2]。外荷載作用下，其內(nèi)部細(xì)裂縫延伸發(fā)展較快，相互貫通導(dǎo)致混凝土開裂失去強(qiáng)度。因此避免砂漿的干縮能有效控制內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生，可顯著提高預(yù)填骨料混凝土的強(qiáng)度。

2.3 注漿密實(shí)度

預(yù)填骨料混凝土施工，易產(chǎn)生孔洞、空隙，出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量病害，大幅降低構(gòu)件強(qiáng)度。尤其免振施工，注漿不飽滿、模板孔隙未堵好或模板穩(wěn)定性不足，造成嚴(yán)重漏漿都將影響混凝土強(qiáng)度。施工中有效提升注漿密實(shí)度，減小孔隙及收縮可改善提高預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度。

3 加強(qiáng)預(yù)填骨料混凝土抗壓強(qiáng)度工程措施

3.1 對(duì)碎石進(jìn)行預(yù)處理

根據(jù)代明升[3]研究，采用一定濃度的礦物漿液包裹碎石處理碎石界面，然后再注漿的方式，能提高預(yù)填骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度20%左右。也可考慮預(yù)填骨料前對(duì)碎石進(jìn)行澆水潤濕并陰干，使其內(nèi)部飽含水分，但表面不形成水膜，同時(shí)又清除了碎石表面粉塵，這樣碎石不會(huì)吸收漿料的水分，且他們之間結(jié)合更好。

作者通過小型物理試驗(yàn)可知，采用普通連續(xù)粒徑5～30mm級(jí)配碎石預(yù)填，發(fā)現(xiàn)灌漿速度極慢。分析連續(xù)粒徑級(jí)配預(yù)填骨料中的石子孔隙率小，大粒徑石子間有小石子填充，所以空隙小，砂漿灌注的通道小，阻力大，所以灌漿流動(dòng)速度慢。建議灌漿前，可用濕篩法篩除粒徑不超過10mm的小石子，即控制了碎石級(jí)配又對(duì)碎石進(jìn)行了清洗和濕潤。建議試驗(yàn)碎石級(jí)配為10～30mm。

3.2 采用適當(dāng)膨脹劑并輔以緩凝劑

將膨潤土作為減水劑，利用其吸水膨脹特性，可使預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度提髙14%以上，存在緩凝劑時(shí)，膨潤土對(duì)強(qiáng)度的影響作用幅度更大[4]?；蛘卟捎肬EA膨脹劑，并加入適當(dāng)緩凝劑，使得漿體在硬化后緩慢膨脹，更大限度地抵抗了混凝土的干縮。這正是由于加入膨脹劑使得砂漿在硬化過程中避免了干縮現(xiàn)象，從而減少了界面縫隙，提高了混凝土抗壓強(qiáng)度。

3.3 精確控制施工配合比，采用適當(dāng)?shù)耐饧觿?/h3>

根據(jù)高振國[2]研究，水灰比過高，且預(yù)填骨料混凝土內(nèi)部出現(xiàn)過多的細(xì)裂縫，因此預(yù)填集料混凝土強(qiáng)度較低。工程中預(yù)填骨料混凝土應(yīng)根據(jù)材料含水量情況，優(yōu)化施工配合比，這是降低質(zhì)量病害多發(fā)、提高預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度的重要措施。加入適量的減水劑、粉煤灰、硅粉及礦渣粉等外加劑，在保證注漿的流動(dòng)性時(shí)能盡量減少水灰比。這樣良好流動(dòng)性的灌注砂漿的，更容易充滿碎石的空隙，使混凝土勻質(zhì)性提髙，改善預(yù)填骨料混凝土的界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)，有效提升預(yù)填骨料混凝土力學(xué)性能。

3.4 真空注漿提升密實(shí)度

在建筑工業(yè)化進(jìn)程中，預(yù)填骨料混凝土構(gòu)件可在預(yù)制廠制作，通過改良施工條件，如真空注漿、高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)等措施提高構(gòu)件密實(shí)度。資料表明[5]，采用傳統(tǒng)的壓漿技術(shù)和真空壓漿技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)相關(guān)對(duì)比試驗(yàn)可以知道，傳統(tǒng)的壓漿工藝的孔道密實(shí)度一般在70%～90%之間，而采用真空壓漿技術(shù)，其孔道密實(shí)度可以達(dá)到97%～100%。真空壓漿技術(shù)孔道密實(shí)度得到了很大的提高，這可以有效提升預(yù)填骨料混凝土的強(qiáng)度，確保構(gòu)件的安全性和耐久性。

3.5 預(yù)填骨料方式及灌注方式

當(dāng)采用一定級(jí)配的碎石時(shí)，若直接傾倒預(yù)填且高度過高，易導(dǎo)致大小碎石鋪填分布不均。采用溜槽、串筒等方式鋪填，能較大程度避免此現(xiàn)象發(fā)生。

當(dāng)從底部灌注砂漿時(shí)，預(yù)填位置和骨料的夯實(shí)程度會(huì)影響灌漿的質(zhì)量，若骨料的配合較好，骨料之間的間隙越小，砂粒無法通過碎石間隙，因此在試件頂部含砂率較低，頂部混凝土強(qiáng)度較低[6]。改變灌注方式，采取預(yù)填骨料時(shí)預(yù)埋灌漿管，并在灌漿過程中隨著灌注砂漿的升高，灌漿管也隨之向上提升，并且灌漿管高頻振動(dòng)，這樣可減少灌漿的流動(dòng)路徑，振搗密實(shí)，預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度將大大提高。作者通過此灌注方式進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室試塊試驗(yàn)，預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C40以上。

4 結(jié)論

通過上述措施，提高預(yù)填骨料混凝土強(qiáng)度，滿足工程建設(shè)需求，可實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件生產(chǎn)批量標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)場澆筑作業(yè)大量減少。在裝配式建筑構(gòu)件作業(yè)過程中，預(yù)填骨料混凝土也可應(yīng)用于大體積混凝土，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。