淺析提高預填骨料混凝土抗壓強度的工程措施

王莘晴

（四川交通職業技術學院 四川成都 611130）

1 預填骨料混凝土發展現狀

隨著建筑工業化進程發展，預制構件在裝配式建筑中的重要地位日益凸顯。預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”。

由于預填骨料混凝土施工方法與普通混凝土不同，結構性能上也存在較大差異[1]。國內工程建設中，中高強度的預填骨料混凝土應用較少，如預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配對灌注密實度的影響，造成碎石多空隙少，砂粒徑大導致砂漿流動性差，從而導致灌漿密實度下降；注漿前，砂漿攪拌時間短，未拌合均勻，致使混凝土和易性差、密實度低；未按操作規程預填碎石，下料不當，不同粒徑骨料分布不均，造成混凝土不勻質性；施工中未采取適當的振搗措施，導致氣泡未充分排除，砂漿未充分填滿空隙；水灰比較高，內應力過大導致細裂縫產生以及注漿不密實等情況，都會使得預填骨料混凝土強度降低，制約預填骨料混凝土的應用發展。

2 影響預填骨料混凝土抗壓強度因素分析

2.1 碎石含水量與級配

若預填碎石未經預處理，則含水量低，碎石表面又附著粉塵，灌漿時碎石快速吸收砂漿中水分，致使砂漿流動性降低，水化不充分，且灌漿密實度差，從而影響混凝土強度。此外，骨料鋪設的非均質性，也將影響混凝土強度。

若灌注砂漿水灰比大，加之作業過程振搗困難，易造成泌水通道和水囊較多。因此，預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度與流動性，避免預填骨料因水化不充分產生泌水、離析等現象，是預填骨料混凝土施工過程的技術難點，也是提高其強度的關鍵措施。

2.2內部裂縫

根據高振國、金樹新[2]等研究，預填骨料混凝土強度較低主要是混凝土受力破壞機理所致。混凝土破壞源于其內部初始裂縫的擴展貫通。初始裂縫主要是由于水泥石收縮形成內應力而造成的微裂縫及混凝土內的一些孔隙。預填集料混凝土施工中，碎石的預填使其顆粒相互接觸，顆粒間存在一定的機械咬合力，在砂漿收縮時碎石顆粒不能發生相對位移，使得碎石與砂漿界面上的拉應力比普通混凝土更大，因而界面裂縫數目會更多[2]。外荷載作用下，其內部細裂縫延伸發展較快，相互貫通導致混凝土開裂失去強度。因此避免砂漿的干縮能有效控制內部裂縫的產生，可顯著提高預填骨料混凝土的強度。

2.3 注漿密實度

預填骨料混凝土施工，易產生孔洞、空隙，出現蜂窩、麻面等質量病害，大幅降低構件強度。尤其免振施工，注漿不飽滿、模板孔隙未堵好或模板穩定性不足，造成嚴重漏漿都將影響混凝土強度。施工中有效提升注漿密實度，減小孔隙及收縮可改善提高預填骨料混凝土強度。

3 加強預填骨料混凝土抗壓強度工程措施

3.1 對碎石進行預處理

根據代明升[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，能提高預填骨料混凝土的抗壓強度20%左右。也可考慮預填骨料前對碎石進行澆水潤濕并陰干，使其內部飽含水分，但表面不形成水膜，同時又清除了碎石表面粉塵，這樣碎石不會吸收漿料的水分，且他們之間結合更好。

作者通過小型物理試驗可知，采用普通連續粒徑5～30mm級配碎石預填，發現灌漿速度極慢。分析連續粒徑級配預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，即控制了碎石級配又對碎石進行了清洗和濕潤。建議試驗碎石級配為10～30mm。

3.2 采用適當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，可使預填骨料混凝土強度提髙14%以上，存在緩凝劑時，膨潤土對強度的影響作用幅度更大[4]。或者采用UEA膨脹劑，并加入適當緩凝劑，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象，從而減少了界面縫隙，提高了混凝土抗壓強度。

3.3 精確控制施工配合比，采用適當的外加劑

根據高振國[2]研究，水灰比過高，且預填骨料混凝土內部出現過多的細裂縫，因此預填集料混凝土強度較低。工程中預填骨料混凝土應根據材料含水量情況，優化施工配合比，這是降低質量病害多發、提高預填骨料混凝土強度的重要措施。加入適量的減水劑、粉煤灰、硅粉及礦渣粉等外加劑，在保證注漿的流動性時能盡量減少水灰比。這樣良好流動性的灌注砂漿的，更容易充滿碎石的空隙，使混凝土勻質性提髙，改善預填骨料混凝土的界面過渡區結構，有效提升預填骨料混凝土力學性能。

3.4 真空注漿提升密實度

在建筑工業化進程中，預填骨料混凝土構件可在預制廠制作，通過改良施工條件，如真空注漿、高溫蒸汽養護等措施提高構件密實度。資料表明[5]，采用傳統的壓漿技術和真空壓漿技術進行對比。根據相關對比試驗可以知道，傳統的壓漿工藝的孔道密實度一般在70%～90%之間，而采用真空壓漿技術，其孔道密實度可以達到97%～100%。真空壓漿技術孔道密實度得到了很大的提高，這可以有效提升預填骨料混凝土的強度，確保構件的安全性和耐久性。

3.5 預填骨料方式及灌注方式

當采用一定級配的碎石時，若直接傾倒預填且高度過高，易導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象發生。

當從底部灌注砂漿時，預填位置和骨料的夯實程度會影響灌漿的質量，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，頂部混凝土強度較低[6]。改變灌注方式，采取預填骨料時預埋灌漿管，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，這樣可減少灌漿的流動路徑，振搗密實，預填骨料混凝土強度將大大提高。作者通過此灌注方式進行的實驗室試塊試驗，預填骨料混凝土強度達到了C40以上。

4 結論

通過上述措施，提高預填骨料混凝土強度，滿足工程建設需求，可實現建筑構件生產批量標準化，現場澆筑作業大量減少。在裝配式建筑構件作業過程中，預填骨料混凝土也可應用于大體積混凝土，具有較高的經濟效益和社會效益。