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泵送混凝土成型后抛石量对强度和结构的影响研究①

□□宋旭艳，姜正平，乔波，周林才，方韧，郜志海

(1.苏州科技大学土木工程学院，江苏苏州215011；2.苏州第一建筑集团有限公司，江苏苏州215123)

引言

目前施工中广泛采用的泵送混凝土，因为需要满足其泵送流动度会大量添加粉煤灰等矿物掺合料、提高砂率，而形成不了石子的堆聚骨架。因而在施工中，大量粉料组成的浆体体积稳定性很差，使得泵送混凝土工程非常容易产生早期开裂[1-2]。本文即研究流态混凝土“悬浮结构”在完成其泵送施工后，通过抛石将其转化为硬化后性能优良稳定的“堆聚结构”，着重研究抛石量对该流态混凝土强度和结构的影响，以期为抛石混凝土的工程应用提供一定的试验依

据。

原材料

试验所用水泥为海螺牌P·Ⅱ52.5水泥，其密度为3.1g/cm3，初凝时间为

100min，终凝时间为165min，比表面积为340m2/kg。使用的粉煤灰密度为

2.0g/cm3，强度影响系数为0.75。

细骨料为天然河砂，其含泥量为0.4%，细度模数为2.37，属于Ⅱ区的中砂。粗骨料为级配良好的5～25mm的碎石。

外加剂为聚羧酸高效减水剂，液体呈淡黄色的透明状，经测定其固含量为

40.7%，当掺量为0.3%时，减水率为29.7%。

试验过程

首先，根据JGJ55—2016《普通混凝土配合比设计规程》，采用半定量半经验的设计方法，通过增大用水量、掺加粉煤灰与调整砂率三种方式，设计坍落度为180～220mm、强度等级为C40的泵送混凝土，混凝土配合比见表1。

表1C40泵送混凝土配合比kg/m3

其次，将按表1配比设计的混凝土以普通混凝土的成型方式装模并振实成型，根据同强度空白对照试块表面浮浆的多少，预留出5～10mm的空余，以防止添加抛石后大量水泥浆体被挤出试模。随后将准备用作抛石的粗骨料以混凝土质量的3%、6%、9%、12%、15%、18%分别置于混凝土试块表面，使用手持平板振动器边振动边将抛石压入混凝土试块中。其中，手持平板振动器的振动时间不固定，需持续震动至抛石表面完全被水泥浆体浸没，且持续振动10s后试块表面无气泡上浮后方可停止振动。抛石掺量较多时，可以分次加入，此时为控制

成型时间，可以只需最后一次加入抛石后达到上述要求即可。整个试块成型过程需尽快完成，自混凝土搅拌起不得超过15min。成型结束后立即在试件表面覆盖一层保鲜膜防止水分蒸发，进而进行标准养护至需要龄期取出，测定其各项性能。

另外，为了具有可比性，未抛填粗骨料的基准混凝土根据标准方法装模并振实成型后，需与抛石混凝土一样使用手持平板振动器进行表面振实和再次抹面，随后放入标准养护室进行养护。

结果与讨论

抛石量对混凝土力学性能的影响

不同抛石量的混凝土强度试验结果见表2。表2中结果显示，随着抛石量的增加，混凝土强度逐渐上升，当抛石量达到12%时，抗压强度达到最大值，随后其抗压强度开始下降，但其强度仍大于不掺抛石的基准混凝土强度。

表2混凝土强度试验结果

从强度结果来看，抛石量对泵送混凝土3d抗压强度的影响比较小，7d后抛石混凝土抗压强度增长幅度明显增大，抛石量对28d的抗压强度的影响较大，但均呈先增后减趋势。与基准混凝土相比，当抛石量为3%～9%时，抛石混凝土

28d的抗压强度增长10%左右；抛石量提高至12%时，混凝土28d抗压强度增长幅度最大，达到20.7%；继续增加抛石量达15%时，28d抗压强度增长幅度有所下降，为16.1%；当抛石量为18%时，28d抗压强度提高率降为11.1%。

从劈裂抗拉强度结果来看，抛石量为3%～15%时，抛石混凝土的劈裂抗拉强度明显增大，与基准混凝土相比，抛石混凝土在抛石量为12%时，其劈裂抗拉强度提高率达到最大，为42.8%；继续增加抛石量到18%时，混凝土劈裂抗拉强度与基准混凝土持平。这可能是因为过多的抛石挤压了水泥浆体的空间，没有足够浆体包裹所有骨料，粘聚性不够，使其无法很好地完成联结骨料的使命，导致劈裂抗拉强度大大下降[3]。拉压比可以有效地反应混凝土的变形性能与韧性，表2中结果显示，基准混凝土的拉压比最低，掺加抛石后的混凝土拉压比明显增大。综合各项力学性能结果，建议本文所研究的C40泵送混凝土最佳抛石掺量在12%左右。

不同抛石量对泵送混凝土结构的影响

泵送混凝土运输方便，施工快，是目前广泛应用的混凝土。为了保证其有足够的流动度往往会大量掺入胶凝材料，这些胶凝材料产生了大量浆体，料浆易泌水，导致石子悬浮在水泥浆体中，无法有效堆聚在一起，使混凝土的强度大大降低。抛石就是为了将泵送混凝土中已经完成其使命的悬浮结构