自密實(shí)混凝土配制及預(yù)制疊合樓板生產(chǎn)

王春才,李金偉, 金 龍

(東莞市潤陽聯(lián)合智造有限公司,東莞 523000)

目前預(yù)制混凝土疊合樓板的生產(chǎn)方式主要有兩種:一是流水線模臺(tái)移動(dòng)生產(chǎn)方式,二是固定模臺(tái)生產(chǎn)方式; 前者一般采用固定工位布料和振動(dòng)臺(tái)振搗,后者一般是移動(dòng)布料和人工振搗棒或平板振搗器振搗。

自密實(shí)混凝土方面的試驗(yàn)研究較多,如趙文蘭[1]對(duì)摻粉煤灰自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)、吳紅娟等[2]對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能評(píng)價(jià)等;預(yù)制混凝土疊合板方面的研究也逐步增多,如聶建國等[3]對(duì)混凝土疊合板的結(jié)合面及結(jié)構(gòu)性能研究、祁成財(cái)[4]的預(yù)制混凝土疊合板設(shè)計(jì)、制作及安裝技術(shù)說明等。論文首先配制自密實(shí)混凝土,并對(duì)其流動(dòng)性、填充性、間隙通過性及強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試,然后進(jìn)行自密實(shí)混凝土預(yù)制疊合樓板的生產(chǎn)工藝試驗(yàn)。

1 試 驗(yàn)

1.1 原材料

實(shí)驗(yàn)所用的水泥為普通硅酸鹽水泥(PO 42.5R);粉煤灰為F類二級(jí)灰;砂顆粒級(jí)配符合Ⅱ區(qū)中砂,細(xì)度模數(shù)2.8;碎石是粒徑5～10 mm,針片狀含量為8%,最大粒徑10 mm;減水劑為聚羧酸高性能減水劑,減水率30%。

1.2 試驗(yàn)方法

抗壓強(qiáng)度測(cè)試根據(jù)GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求,試塊成型方法根據(jù)JGJ/T283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中的附錄B的要求。成型試塊不得用振動(dòng)臺(tái)或搗棒插搗方式,試塊尺寸為150 mm×150 mm×150 mm,成型后在常溫下靜置18 h脫模,然后放置在溫度為(20±1)℃、相對(duì)濕度≥95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期,抗壓強(qiáng)度測(cè)試齡期為18 h、7 d和28 d。流動(dòng)度采用坍落擴(kuò)展度和拓展時(shí)間(T500)進(jìn)行表征。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容

1.3.1 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

因主要是用于薄板構(gòu)件如預(yù)制疊合樓板的生產(chǎn),疊合樓板的厚度為6 cm,因此在制備自密實(shí)混凝土?xí)r,選用的碎石最大粒徑10 mm、針片狀總量≤10%。除了自密實(shí)混凝土具有很好的填充性、間隙通過性和抗離析性外,要求自密實(shí)混凝土20 h以內(nèi)的抗壓強(qiáng)度≥15 MPa,28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到C30要求。依據(jù)JGJ/T283—2012、JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的技術(shù)要求規(guī)定,采用絕對(duì)體積法對(duì)自密實(shí)混凝土配合比進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算,計(jì)算得到的初步配合比見表1。

表1 自密實(shí)混凝土初步配合比 /(kg·m-3)

在表1配合比的基礎(chǔ)上不改變水膠比和容重及其他條件下,改變膠凝材料總用量(A)、粉煤灰摻量(B)和砂率(C)三個(gè)因素對(duì)混凝土自密實(shí)性的影響;對(duì)每個(gè)因素設(shè)置三個(gè)水平,因素A膠凝材料總用量設(shè)置水平分別為460 kg/m3、480 kg/m3、500 kg/m3;因素B粉煤灰摻量設(shè)置水平分別為15%、20%、25%;因素C砂率設(shè)置水平分別為44%、46%、48%。設(shè)置三因素三水平9個(gè)正交試驗(yàn),因素水平見表2。

表2 因素水平表

1.3.2 自密實(shí)混凝土預(yù)制疊合樓板的生產(chǎn)

澆筑混凝土前,在桁架筋的上部安放一種可以移動(dòng)的防護(hù)罩,防止混凝土澆筑時(shí)水泥漿沾在桁架筋上。制備好的自密實(shí)混凝土通過料斗從模具上方一次性連續(xù)均勻地倒入疊合板模具中,利用自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性和均勻下料來填充整個(gè)模具;自密實(shí)混凝土從制備好到澆筑的時(shí)間控制在30 min內(nèi);澆筑時(shí)的下料口離模具上部的距離控制在30 cm左右;布料時(shí)沿模具中心線之字走位,澆筑過程不用機(jī)械振動(dòng),局部人工輔助刮平,生產(chǎn)流程見圖1。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),對(duì)正交試驗(yàn)得到的坍落擴(kuò)展度、擴(kuò)展時(shí)間T500、坍落擴(kuò)展度與J環(huán)擴(kuò)展度之差PA值測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 配合比試驗(yàn)結(jié)果

從表3中可看出,膠凝材料總量500 kg/m3的工作性能整體上優(yōu)于460 kg/m3和480 kg/m3。在500 kg/m3膠凝材料總量不變中,隨著粉煤灰摻量的增加,擴(kuò)展度先升高后下降,但流動(dòng)速度加快,摻量為20%時(shí)具有較好的整體性能;隨著砂率的增加,擴(kuò)展度先變大后減少,說明在膠凝總量不變的情況下,46%砂率具有較好的流動(dòng)性及流動(dòng)速度。

綜合考慮各因素水平對(duì)目標(biāo)指標(biāo)的影響,篩選出:總膠凝材料為500 kg/m3,粉煤灰摻量為20%,砂率為46%,經(jīng)試驗(yàn)調(diào)整確定配合比編號(hào)10,見表4。

表4 優(yōu)化后混凝土配合比

對(duì)編號(hào)10配合比主要進(jìn)行工作性能和力學(xué)性能測(cè)試。工作性能測(cè)試了填充性、間隙通過性,結(jié)果為:坍落擴(kuò)展度為685 mm,見圖2;T500為3 s;J環(huán)擴(kuò)展度見圖3,PA值為30 mm。從測(cè)試結(jié)果可以看出,制備出來的自密實(shí)混凝土符合填充性和間隙通過性要求。

抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表5,制備的自密實(shí)混凝土18 h的抗壓強(qiáng)度為15.4 MPa,滿足工廠預(yù)制構(gòu)件脫模強(qiáng)度的要求;且28 d抗壓強(qiáng)度為42.6 MPa,滿足C30混凝土設(shè)計(jì)要求,滿足預(yù)制疊合樓板的生產(chǎn)要求。

表5 不同齡期抗壓強(qiáng)度

圖4為用試驗(yàn)的自密實(shí)混凝土采用免振搗成型方式制備的預(yù)制疊合樓板。從圖4可以看出,其表面效果很好,上表面浮漿少,便于拉毛粗糙面處理,四周沒有出現(xiàn)蜂窩麻面,底面的氣泡很少、色差小,整體質(zhì)量可控。

3 結(jié) 論

a.在膠凝材料500 kg/m3的情況下,選擇46%砂率和20%粉煤灰摻量具有較好的工作性能,配制的C30自密實(shí)混凝土坍落擴(kuò)展度達(dá)到685 mm, 18 h和28 d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到15.4 MPa和 42.6MPa。

b.試驗(yàn)了自密實(shí)混凝土疊合樓板制備工藝,整個(gè)制備過程無需機(jī)械振搗,降低了振搗噪音、提高了生產(chǎn)效率,生產(chǎn)的疊合樓板外觀無蜂窩,氣孔較少,表面色差小。