次輕混凝土在預制拼裝快速修復技術中的應用

liuxinyv100 2016-06-09

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《混凝土》雜志 2015年第五期

范瑛宏;彭鵬;侯子義;

134-136+144

【摘要】預制拼裝快速修復技術最明顯不足是預制板的自重問題。采用次輕混凝土能夠一定程度地減輕混凝土路面板自重,。通過分析混凝土拌合物的工作性及力學性能,確定陶粒取代率為30%時,次輕混凝土能夠滿足預制板的干縮,、耐磨等路用要求,并且能夠減輕混凝土板自重達200 kg/m3。更多還原

0引言

預制拼裝技術的主要優(yōu)勢在于既有普通混凝土修補材料的廉價又有快速修補材料的早強,，是一種較理想的快速修復水泥混凝土路面技術^[1],。但是，預制拼裝技術也存在最明顯的不足-——預制路面板自重問題,，即路面板尺寸的問題,。若采用大尺寸板，則需要較大噸位的運輸,、吊裝車輛,，在有限的施工空間內，缺少靈活性,。同時,，吊裝過程中也可能出現(xiàn)板底的彎拉應力過大，過早出現(xiàn)裂縫的危險,。采用小板塊的優(yōu)點在于預制簡單,、運輸、吊裝方便施工,、產生的彎拉應力也較小,，但會直接導致路面接縫的增加，同樣易導致接縫的損壞和錯臺等病害,，直接影響路面的平整度,，導致車輛行駛的舒適性降低^[2]。因此,，在保證路用要求的前提下,，解決預制拼裝快速修復技術中預制板自重的問題，是這項技術逐步完善的關鍵,。

次輕混凝土用于預制拼裝快速修復技術中的預制板,，能夠發(fā)揮次輕混凝土減輕路面自重的優(yōu)點。與此同時,，輕骨料的加入,，可能影響路面板的承載能力、干縮,、耐磨等路用性能,。對于次輕混凝土路面板路用性能的好壞,，直接影響預制拼裝快速換板之后路面的使用性能，因此,，對選定配合比的次輕混凝土進行路用性能的驗證,。

1試驗原材料

水泥：北京金隅P.O42.5普通硅酸鹽水泥，表觀密度為3150 kg·m^-3,；

砂：中砂,，細度模數(shù)2.6，表觀密度為2650 kg·m^-3,；

碎石：石灰?guī)r碎石,，表觀密度2700，粒徑范圍為4.75mm-31.5mm(分三檔料：大19mm-31.5mm,，中9.5mm-19mm,，小4.75mm-9.5mm）；

陶粒：碎石型頁巖陶粒,，密度級為700,，粒徑4.75-31.5mm，連續(xù)級配,，堆積密度709 kg·m^-3,，表觀密度1504 kg·m^-3，筒壓強度3.0MPa,1h吸水率10%,；

砂：中砂,，細度模數(shù)2.6，表觀密度為2650kg·m^-3,；

水：自來水,。

2次輕混凝土配合比確定

2.1次輕混凝土配合比試拌

將普通混凝土作為基準混凝土，強度等級為C40,，即陶粒替代率為0%,，確定基準配合比之后，在基準配合比的基礎上,，采用等體積進行陶粒替代,，替代率分別為30%、50%,、70%,、100%，具體單位體積各材料用量如下表1所示,。由于采用未預濕的陶粒,，因此，需要在拌合過程中加入附加用水量,。

表1 混凝土基準配合比及次輕混凝土各材料用量

試驗中,，發(fā)現(xiàn)隨著陶粒取代率的增大,，混凝土拌合物的坍落度增大明顯，約為120mm,，并且已經出現(xiàn)離析泌水,，工作性較差。如下圖1所示試驗中坍落度的測定,。采用輕集料陶粒取代部分普通混凝土中的粗集料石子,，形成次輕混凝土拌合物，陶粒與普通集料相互干擾,，上浮的陶粒遇到下沉的普通集料時，顆粒運動速度會減小甚至停止運動,，因而,，輕集料取代部分普通集料對次輕混凝土的工作性有一定的影響。在進行混凝土拌合時,，進行坍落度的測定,，防止成型后出現(xiàn)由于坍落度過大而導致陶粒出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。同時根據(jù)規(guī)范^[3],，對于預制板等構件采用平板振動臺振實,，坍落度要求在30mm-80mm。因此,，將次輕混凝土應用于預制拼裝快速修復技術中,，需要次輕混凝土的坍落度滿足路用要求30mm-50mm。

在進行次輕混凝土試拌過程中,，若不調整基準配合比,，隨著取代率繼續(xù)增大，坍落度繼續(xù)增大,，次輕混凝土拌合物將會出現(xiàn)嚴重的離析,、泌水現(xiàn)象，如圖2中黑色線坍落度的變化,，黑虛線為根據(jù)取代率小于50%的混凝土拌合預估取代率大于70%的坍落度,，發(fā)現(xiàn)如果繼續(xù)增大取代率而不調整基準配合比，坍落度不滿足預制板的坍落度要求,。因此,，不對基準配合比進行調整，進行試驗沒有必要,。藍色線為調整基準配合比后,，進行取代率為70%、100%的試驗,，控制其坍落度滿足路用要求,，藍色虛線為小于70%的取代率,，由于陶粒用量減少，附加用水量減小,，同時水灰比也得到降低,，因此，根據(jù)已有試驗預估取代率小于70%的坍落度不能滿足預制板的坍落度要求,，進行試驗沒有必要,。

根據(jù)上述分析去除沒有必要的試驗組，對取代率大于50%的次輕混凝土的坍落度進行調整,，在拌合過程中減少水的用量,，將坍落度控制在50mm左右，調整后的基準配合比及調整基準配合比后,，不同陶粒取代率的混凝土各材料用量如下表2所示,。

表2調整后的基準配合比及1m³次輕混凝土各材料用量

2.2次輕混凝土力學性能分析

2.2.1試驗方法

次輕混凝土強度試驗采用尺寸為150mm×150mm×150mm的標準抗壓試件，尺寸為100mm×100mm×400mm的抗折試件,。根據(jù)次輕配合比設計進行試驗,，在混凝土拌合成型時，分別成型各個配合比的次輕混凝土抗壓強度及抗折強度試件,，每組3塊,。在標準養(yǎng)護條件下分別養(yǎng)護7d、28d后,，進行抗壓和抗折強度試驗,，以便選定可用于預制拼裝中預制板的次輕混凝土。

2.2.2結果分析

對養(yǎng)護不同齡期不同陶粒取代率的混凝土試件進行抗壓,、抗折強度測試,，試驗結果記錄如下表3。由于抗折試件為非標準試件,，因此,，表3中測定的抗折強度均為乘以換算系數(shù)0.85以后的抗折強度值。

由上表5和圖3結果可知：

（1）次輕混凝土7d強度能夠達到28d強度約70%左右,，隨著取代率的增大,，混凝土強度降低較大，并且出現(xiàn)抗壓強度與抗折強度變化不一致,。

（2）經改變基準配合比后,，取代率70%的次輕混凝土抗壓強度能夠滿足路用要求，抗折強度小于5MPa,，不能滿足路用要求,。而取代率為100%，即輕集料混凝土,，抗壓強度不能滿足路用要求,。若在相同基準配合比的條件下,，降低取代率，次輕混凝土拌合物的坍落度就不能滿足路用要求,。

對于普通混凝土來說,，折壓比一般為0.083-0.125^[4]，因此,，在進行路面施工配合設計時,，應同時考慮混凝土的抗折強度及折壓比。通過分析次輕混凝土的28d抗折強度與抗壓強度的比值,，確定滿足路用要求和經濟性的路面板,，折壓比變化規(guī)律如下圖4所示。

由上圖可知：次輕混凝土折壓比的變化范圍與普通混凝土的折壓比基本相近,，隨著取代率的增大,，次輕混凝土的抗壓強度降低較快，取代率增大到80%-90%以后,，次輕混凝土的抗折強度降低減慢,，而抗壓強度繼續(xù)降低,，因而上圖中4折壓比在取代率80%-90%以后出現(xiàn)迅速增大,。

綜上所述，選定了未經調整的基準配合比后,，取代率為30%的次輕混凝土,，強度能夠滿足路用承載能力的要求，并且折壓比與普通混凝土相近,，不會過高,，經濟性好。

3次輕混凝土路用性能驗證

3.1次輕混凝土干表觀密度

3.1.1試驗方法

根據(jù)次輕混凝土強度試驗及坍落度的值,，選定一個最優(yōu)的配合比,，進行干表觀密度試驗。干表觀密度采用整體試件烘干法^[3],，采用抗壓強度的標準試件（150mm×150mm×150mm）,，將試件放置在105-110℃烘箱中，烘干至恒重后稱重,，并測定試件的體積,。根據(jù)如下公式（1）計算出干表觀密度：