大流動性混凝土抗壓試件的成型方法

錢樹波

(浙江交通職業技術學院,浙江 杭州 311112)

0 前 言

大流動性混凝土通常指混凝土拌合物坍落度≥160 mm的混凝土[1]。隨著混凝土制備技術的進步，自密實混凝土、水下混凝土和預拌混凝土的使用規模越來越大，這些混凝土的坍落度都大于70 mm，一般為160～220 mm[2]。混凝土抗壓試件的制作、養護及抗壓試驗方法等均會對混凝土強度等級的評定造成一定的影響，而成型方式也會影響成型后的試件強度，從而使試件強度不能反應混凝土的真實強度，使混凝土強度評定產生誤差，導致工程損失[3]。

1 現 狀

現行標準《混凝土物理力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2019)和《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30—2005)均規定：混凝土試件的制作應根據混凝土拌和物的稠度確定成型方法，坍落度不大于70 mm的混凝土宜采用振動振實；大于70 mm的宜用搗棒人工搗實[4-5]。然而對大流動混凝土來說，在實際工程中，這些混凝土試件有振動成型的也有人工搗實的，采用振動成型的振動時間也不盡相同，人工搗實的搗實程度也因人而異。

從理論上來說，在不同的振動時間下，粗集料在混凝土中的分布差異很大，振動時間越短，試件內部越容易未振實，成型后越會出現孔洞，影響混凝土性能；振動時間越長，粗集料下沉情況越嚴重，混凝土均勻性就越差，甚至會出現分層離析及泌水的現象，嚴重影響混凝土強度。

徐仁崇等[6]研究了四種成型方法對透水混凝土抗壓強度及透水系數的影響得知，隨著振動時間和成型壓力的增加，透水混凝土的抗壓強度先增大后減小；插搗成型法可以使透水混凝土獲得較高的透水系數但抗壓強度較低；振壓成型法可以使透水混凝土獲得較優的抗壓強度及透水性能；壓力成型法和振壓成型法可以作為透水混凝土實驗室配合比成型方法等結論。

龔平等[7]以再生骨料配制的透水混凝土為研究對象，采用不同的成型方法和施工參數，研究了保證再生骨料配制透水混凝土透水性和強度的最佳施工方式和成型參數，其研究結果表明插搗成型法可以使再生骨料透水混凝土獲得較高的強度和透水性能。采用壓力成型方式時也可獲得較好效果，隨著成型壓力的增加，抗壓強度先增加后減小，而透水性能不斷減小，隨著振動時間的增加，抗壓強度不斷增大，但其透水性能不斷降低，最佳振動時間為8 s。

姜德娟等[8]以C20混凝土為例，用相同配合比按1、2和4 min的三種時間情況下振動，標準養護后，針對壓力試驗結果認為，振動時間為2 min比較合理。

白光明等[9]通過典型工程提出了在初凝前二次振動比一次振動能提高混凝土強度30%以上。

上述研究成果均表明，混凝土試件成型方法對混凝土性能有影響，所以混凝土試件的成型采用何種方式較為適宜，成型參數該如何選擇是值得研究的。

2 試驗材料及配合比

工程常用的混凝土強度等級有C30、C40和C50等，因而在試驗中選用了C30混凝土，混凝土配制材料從浙江G25長深高速德清至富陽段擴容杭州段某標段取樣，配合比參數及材料類型如表1所示，各材料的性能均檢測合格。

表1 混凝土配合比參數

注：碎石含兩檔不同粒徑，10～25 mm∶5～10 mm=80%∶20%。

3 試驗方案及結果

3.1 試驗方案

每種方案的立方體試塊成型6組，試件邊長為150 mm；配合比參數相同；試模采用塑料材質，質地堅硬，不變形；試模的內表面及角度均符合規范要求。在裝入試模前進行坍落度的檢測；試件在標準養護室內養生28 d；壓件前檢查試件的尺寸及形狀，在壓件過程中加載勻速緩慢，速度為0.6 MPa/s。試件成型方案的具體內容如下。

方案1：根據現行標準《混凝土物理力學性能試驗方法標準》(GB/T 50081—2019)和《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30—2005)中的規定，采用人工搗實的方式成型試件，即分3層裝入試模，每層插搗次數為25下，每搗畢一層，用橡皮錘在試模外壁敲擊10～15下，以目測拌合物表面不出現氣泡為止。

方案2：用振動臺振實，即將試模在振動臺上夾緊，一次將拌合物裝滿試模，立即開始振動，振動時間為5 s，振動過程中如混凝土低于試模，隨時添加混凝土，振動直至目測拌合物表面出現水泥漿為止。

方案3：根據《自密實混凝土應用技術規程》(JGJ/T 283—2012)中的規定進行試件成型，即不搗實也不振搗：將試樣分二次均勻裝入試模，第一次和第二次裝料時間間隔10 s[10]。

3.2 試驗結果

在壓件前檢查試件尺寸和形狀時，方案3的試件質量較差，出現如圖1所示的情況，試件底面嚴重麻面，中間分層明顯。其余方案的試件質量均符合要求。由此可見，大流動性混凝土并不表示能夠自密實。

圖1 方案3成型的試件

各方案的立方體抗壓強度(28 d)試驗結果如表2所示。

表2 28 d抗壓強度匯總表

注：每次拌制混凝土25 L，可制成混凝土試件2組。

從上述結果來看，所拌制的混凝土均能滿足大流動性混凝土的要求，方案3的試件存在作廢現象，其余方案的混凝土28 d抗壓強度均能滿足C30的要求。因而認為方案3不適用于大流動性混凝土。對方案1和方案2的數據進行統計分析，統計情況如圖2所示。

由圖2的統計情況可知，方案2的抗壓強度標準差比方案1的要小，說明方案2制成的混凝土試件比較均勻、穩定；這是因為振動臺振實的振動頻率穩定，試件的振實情況不受人為因素影響，不同時間成型的試件之間的差異很小。方案2的抗壓強度也比方案1的略高，說明方案2制成的混凝土試件比較密實。因此，從抗壓強度標準差和抗壓強度均值這兩方面比較，可以得知方案2比方案1更優化。再者，從成型時間上來看，方案2也比方案1要優越，初略統計，方案1成型一個試件約需3～5 min，而方案2成型一個試件僅需不到1 min。方案1需裝料三次，共搗實75下，還需橡皮錘敲擊，過程繁瑣，在成型過程中容易產生差錯，如搗實次數過多或偏少，橡皮錘敲擊力度過大或過小；方案2只需裝料1次和適當補料，幾乎不受人為因素影響，振動頻率和振動時間均由機械自動控制，因此，從便捷性上來看，方案2也優于方案1。

圖2 不同方案的統計情況

4 結 論

1)大流動性混凝土不等同于自密實混凝土，在試件成型上不能套用自密實混凝土的試件成型方法。

2)現有標準對于大流動性混凝土試件成型的規定和實際應用有差異，人工搗實成型試件的抗壓強度標準差大，強度值也低于振動成型的試件。

3)振動成型大流動性混凝土試件的振動時間宜按振動直至拌合物表面出現水泥漿為止，宜控制在5 s左右；振動時間過長可能產生混凝土離析，泌水嚴重等現象。