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干拌自密实混凝土基本力学性能试验研究

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代建筑工程领域，混凝土作为关键的结构材料，其性能的优劣直接关乎工程的质量与安全。干拌自密实混凝土作为免振捣自密实混凝土的改良型材料，近年来备受关注。它以水泥为基料，搭配高强度的粗、细骨料，并添加高流态、微膨胀、抗离析等掺和料，从而形成一种具备良好抗裂性能的新型复合材料。

干拌自密实混凝土的突出特点在于其高流态和自填充特性。在浇筑过程中，它无需振捣，就能在自重作用下自由流动并均匀地填充到模板的各个角落，即便面对复杂配筋结构、薄壁构件以及形状不规则的工程部位，也能轻松应对，确保混凝土的密实度和均匀性，有效避免了因振捣不足而产生的蜂窝、麻面等质量缺陷。同时，该材料还拥有出色的力学性能，其抗压、抗拉强度表现优异，能够承受较大的载荷，为工程结构提供可靠的支撑。

然而，尽管干拌自密实混凝土在实际工程中展现出了独特的优势，但当前学术界和工程界对其力学性能的研究仍不够系统和深入。许多关键性能指标尚未明确，例如不同配合比下的强度发展规律、弹性模量的准确取值等。此外，对于配合比参数（如加水量、粗骨料含量等）如何影响其力学性能的内在机制，也缺乏全面而深入的理解。这种研究的不足在一定程度上限制了干拌自密实混凝土的广泛应用和合理设计。在工程实践中，由于缺乏可靠的理论依据，工程师们在选择配合比和设计结构时往往存在盲目性，可能导致材料性能无法充分发挥，甚至影响工程的质量和安全性。

因此，深入开展干拌自密实混凝土基本力学性能的试验研究具有重要的现实意义。通过系统的试验和分析，明确其关键性能指标，揭示配合比参数与力学性能之间的内在联系，能够为工程设计和施工提供坚实的理论支撑。这不仅有助于充分发挥干拌自密实混凝土的性能优势，提高工程质量和安全性，还能促进其在更多领域的推广应用，推动建筑材料技术的不断进步。

1.2研究目标与内容

本研究聚焦于干拌自密实混凝土的基本力学性能，旨在通过一系列试验，全面、深入地探究其性能特点和内在机制。具体研究目标包括：精准测定干拌自密实混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量等关键力学性能指标，为工程设计提供准确的数据支持；深入分析配合比参数（如加水量、粗骨料含量等）对上述力学性能的影响规律，明确各参数的作用机制，为配合比优化提供理论依据；结合微观结构观测，从微观层面揭示干拌自密实混凝土的破坏机理和强度提升机制，进一步深化对其性能的认识。

围绕上述研究目标，本研究开展了以下具体内容的研究：首先，进行干拌自密实混凝土的配合比设计，通过改变加水量和粗骨料含量，制备多组不同配合比的混凝土试件，以系统研究这些参数对力学性能的影响。然后，依据相关标准和规范，对试件进行抗压强度试验，详细记录不同配合比、不同龄期下试件的抗压强度数据，分析加水量和粗骨料含量对抗压强度的影响规律，以及抗压强度随龄期的发展变化趋势。同时，开展劈裂抗拉强度试验，获取试件的劈裂抗拉强度数据，探究加水量和粗骨料含量对劈裂抗拉强度的影响，并分析其与抗压强度之间的相关性。此外，还对试件进行应力-应变关系试验，测定不同配合比下混凝土的轴心抗压强度、应力-应变曲线、弹性模量、横向变形系数和峰值应变等参数，深入分析加水量和粗骨料含量对这些参数的影响，以及不同配合比下应力-应变曲线的特点和差异。最后，利用扫描电镜等微观测试手段，对干拌自密实混凝土的微观结构进行观测，分析微观结构与力学性能之间的内在联系，揭示材料的破坏机理和强度提升机制。

二、试验设计与方法

2.1试验材料与配合比

2.1.1原材料选择

本试验选用P?O42.5普通硅酸盐水泥作为主要胶凝材料。这种水泥具有早期强度高、凝结硬化快的特点，其硅酸三钙和硅酸二钙含量较高，能够为混凝土提供良好的强度发展基础，适用于一般地上工程及受侵蚀作用的地下工程、无腐蚀水中的受冻工程等，在本试验中能满足干拌自密实混凝土对强度和耐久性的要求。

粗骨料采用高强度碎石，粒径范围为5-20mm。碎石的多棱角形状使其在混凝土中能更好地相互嵌锁，有效提高混凝土的整体稳定性和强度。其较高的抗压强度（一般在50MPa以上，优质的可达100MPa以上）、较低的吸水性（吸水率通常在1%以下）以及良好的化学稳定性，能确保在混凝土中发挥稳定的增强作用，为干拌自密实混凝土提供可靠的骨架支撑。

细骨料选用中砂，其颗粒粗细适中，级配良好，能够填充粗骨料之间的空隙，使混凝土的结构更加密实，有效改善混凝土的工作性能和力学性能。

为了进一步优化干拌自密实混凝土的性能，试验中还掺入微膨胀剂、抗离析外加剂及粉煤灰。微膨胀剂能使混凝土在硬化过程中产生微量体积膨胀，补偿混凝土在硬化过程中的收缩变形，在约束情况下产生一定的预压应力，可抵消温度下降引起的拉应力，提高混凝土的抗