楊艷燕, 李傳凱, 賀 凱

(長江航道規(guī)劃設計研究院，湖北 武漢 430040)

混凝土是土木工程中最重要的材料之一，對于整個土木工程的發(fā)展起到重要作用[1]。傳統(tǒng)的人工混凝土耗費大量的人力物力，機制混凝土則可通過機器進行大批量制造，縮短制作工期，大幅提高效率，節(jié)約人力和模具成本。在國外機制混凝土被廣泛使用，國內對其研究目前還較少，所以研究機制混凝土性能的影響因素則顯得尤為重要。本文通過文獻研究法與專家調研法，確定了粉煤灰摻量、砂率、水灰比、養(yǎng)護方法四個影響因素[2-3]。并就其因素對機制混凝土性能的影響提出切實有效的建議，對機制混凝土的批量生產有著重要的實踐意義。

1 機制混凝土性能影響因素

為研究機制混凝土性能影響因素，引用某試驗機構在上海橫沙基地進行的試驗數(shù)據(jù)。其中試驗所用材料包含安徽產的海螺牌32.5級普通硅酸鹽水泥，安徽產細度模數(shù)為2.5和2.2的中粗砂和細砂，級配為5～10 mm和5～16 mm的細骨料以及石洞口電廠生產的Ⅱ級粉煤灰。對各影響因素進行了如下四項試驗。

1.1 粉煤灰摻量

粉煤灰是煤在燃燒后煙氣中的細灰，可作為混凝土的摻合料進行資源利用。其可減少用水量、水泥與細骨料使用量，改善拌合物的和易性，提高混凝土的抗?jié)B能力等。從成本來看,粉煤灰摻量越大成本越低；從外觀來看,粉煤灰摻量越大外觀越光潔。粉煤灰摻量與抗壓強度關系的研究結果見表1。

表1 粉煤灰摻量與混凝土抗壓強度試驗表Table 1 Test table of fly ash content and concrete compressive strength

隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土在3 d、7 d以及28 d各個期齡的強度均有所下降，且摻量越大早期強度越低。為使表面光潔、節(jié)約成本以及混凝土拌合物的和易性良好，應適當摻粉煤灰，由表1結果可知,粉煤灰的摻量以水泥用量的10%～20%為宜。

1.2 水灰比

水灰比指的是混凝土中水的用量與水泥用量在重量上的比值。引入水灰比的概念也是考慮到混凝土內部的空隙率與裂縫數(shù)量是難以計算的，無法對施工起到指導意義，所以通過統(tǒng)計的方法得出水灰比與混凝土抗壓強度的關系，從而指導混凝土的配合比設計。水灰比過小會使水化熱較大，混凝土易開裂，混凝土的和易性較差，不利于現(xiàn)場施工操作；水灰比過大會降低混凝土的強度。在一定配合比(S：1 304 kg;G：580 kg;F：98 kg)下，水灰比與混凝土抗壓強度的研究結果見表2。

由表2可見，當水灰比選定在0.47時混凝土抗壓強度最高，28 d平均強度在25 MPa以上，其他期齡時也表現(xiàn)較佳。

表2 水灰比與混凝土抗壓強度試驗表Table 2 Test table of water cement ratio and concrete compressive strength

1.3 砂率

砂率是指混凝土中砂的質量占砂、石總質量的百分率。砂率變動會影響混凝土的間隙率和總的表面積，對混凝土的和易性造成較大的影響。從成本來看,砂率越高會增加水泥用量,導致成本增加；從外觀來看,砂率越高構件表面越平整。合理的砂率可以使得混凝土拌合物具有良好的保水性、粘聚性以及流動性。表3是研究砂率與抗壓強度關系的試驗結果。

表3 砂率與混凝土抗壓強度試驗表Table 3 Test table of sand ratio and concrete compressive strength

從表3可以看出,隨著砂率增加，機制混凝土強度呈現(xiàn)出先增加后減小的態(tài)勢，這是因為當砂率較低時，混凝土和易性較差，不易成型密實；當砂率較高時，容易造成拌和物離析，從而強度下降。當砂率為50%左右時，混凝土各齡期的強度最高。

1.4 養(yǎng)護方法

混凝土的養(yǎng)護方法在整個混凝土工程中，是一項耗時最長，對混凝土質量影響最大的工作。本文對三種養(yǎng)護方法進行了比較，即自然條件養(yǎng)護、標準養(yǎng)護室中水養(yǎng)和40 ℃養(yǎng)護棚中養(yǎng)護。下面是一組配合比(W：157 kg;C：230 kg;S：1 286 kg;G：573 kg;F：148 kg)在三種條件下的1 d、3 d 、7 d和28 d的強度測試(見表4)。

試驗數(shù)據(jù)表明,40 ℃養(yǎng)護棚中養(yǎng)護的混凝土在1 d后強度即可達到設計強度的35%以上。到了7 d至少可以達到設計強度的90%以上。由于試驗自然環(huán)境溫度在30 ℃左右，所以自然條件養(yǎng)護與40 ℃養(yǎng)護棚中養(yǎng)護強度較為接近。標準養(yǎng)護的早期強度要低一點，但是到28 d時，強度卻不比養(yǎng)護棚中養(yǎng)護的低，甚至還要高于同條件養(yǎng)護的，這是因為標準養(yǎng)護的試塊在水中養(yǎng)護，為水泥的水化反應提供了足夠的水。這也說明除了溫度外，水對于機制混凝土構件的養(yǎng)護也是一個重要因素。

表4 養(yǎng)護方法與混凝土抗壓強度表Table 4 Table of maintenance method and concrete compressive strength

2 結論

(1) 對粉煤灰摻量的確定，首先要考慮強度因素，兼顧成本和美觀性，建議粉煤灰摻量在10%～20%較為合適。

(2) 水灰比在0.46～0.52之間質量與表觀較好，當水灰比選定在0.47時，即使粉煤灰摻量較高，機制混凝土在28 d時也能達到較高強度。

(3) 對砂率從強度來看,當砂率為50%左右時，混凝土各齡期的強度最高，同時兼顧成本和美觀性，建議砂率為50%～65%較為合適。

(4) 養(yǎng)護中要注意早期強度增長所需要的條件，由于40 ℃養(yǎng)護棚在早期養(yǎng)護的效果較好，標準養(yǎng)護室在中后期養(yǎng)護效果較好，最理想的養(yǎng)護方式是在高溫棚中養(yǎng)護24 h后放置入標準養(yǎng)護室中進行水養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 陳慰漢.高層建筑基礎底板大體積混凝土施工[J].科技風, 2010(16):167-168.

[2] 徐海煒.混凝土強度影響因素分析與評定方法研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學,2009.

[3] 郭健.機制砂混凝土性能影響因素分析[J].建筑工程技術與設計,2014(2):243.