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成型工艺参数对联锁块混凝土性能的影响

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成型工艺参数对联锁块混凝土性能的影响

发布日期:2020-09-15 作者:ikaros 点击:

1 试验材料与方法

1.1 试验原材料

水泥:肯尼亚 Bamburi 水泥厂(拉法基控股)生产CEM I 52.5 级水泥,相当于国标P·II 52.5,初凝 160 min,终凝 235 min,28 d抗折和抗压强度分别为 9.4、56.3 MPa。粗骨料:项目部生产 5~10 mm 碎石,响岩,表观密度2 620 kg/m 3 。机制砂:项目部生产机制砂,石粉含量 12.1%,MB 值0.75,细度模数 2.6,级配见图 1。河砂:肯尼亚当地河砂,表观密度 2 650 kg/m 3 ,坚固性3.3%,含泥量 2.4%,细度模数 2.7,级配见图 1。

1.2 试验方法

混凝土抗压强度依据 GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行试验,耐磨性能依据 JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行试验,抗压强度试验试件尺寸为 100 mm×100 mm×100 mm,耐磨试验试块尺寸为 150 mm×150 mm×150 mm,每组 3 个试块,抗压强度测试龄期均为 3、7、28 d,耐磨性能测试龄期为28 d。试验混凝土配合比见表 1,混凝土拌合物状态达到手握成型,落地即散。

1.3 混凝土试件成型

连锁块混凝土为干硬性混凝土,成型需要加压振动,与普通混凝土差异较大,为此设计了连锁块混凝土成型试模和加压振动装置见图 2(该试模和装置申请了专利,专利号为:201721301643.5、201721302956.2)。混凝土成型时,将拌和好的联锁块混凝土装满专用试模,压上成型压块,放入成型压力架中,压力架放置于振动台上,通过千斤顶给混凝土拌合物施压,通过应力计控制和记录加压压力,同时开动振动台,实现可控的振动加压成型。

2 结果与分析

2.1 成型压力的影响采用试验混凝土配合比拌制出混凝土,固定成型振动时间 30 s 和 1 d 拆模养护,调整成型压力分别为 0.3、0.6、1.0、3.0、4.0 MPa,研究成型压力对联锁块混凝土性能的影响,抗压强度试验结果见图 3,磨耗值试验结果见图 4。由图 3 的试验结果可知,标准养护 3 d 时,成型压力4.0 MPa 试件抗压强度可达到 30 MPa 左右,约为 28 d 抗压强度的 75%,较成型压力 0.3、0.6、1.0、3.0 MPa,分别提高了92%、87%、77%、11%;标准养护 7 d 时,成型压力 4.0 MPa试件抗压强度较成型压力 0.3、0.6、1.0、3.0 MPa,分别提高了96%、99%、95%、5%;标准养护 28 d 时,成型压力 4.0 MPa试件抗压强度较成型压力 0.3、0.6、1.0、3.0 MPa,分别提高了 79%、72%、55%、8%。总体而言,连锁块混凝土的抗压强度随着成型压力的提高而增加,在成型压力 1.0 MPa 之前,连锁块混凝土抗压强度提高不明显,而成型压力增加至3.0 MPa 以后,抗压强度提高幅度较大。这是因为在加压振动作用下,成型压力的增大可促进混凝土骨料颗粒间的相互运动,排出内部空气,减小空隙率,同时,水泥浆失去稳定状态而流动,填满骨料间空隙,骨料结合更紧密。由图 4 的试验结果可知,标准养护 28 d 后,成型压力4.0 MPa 试件磨耗值仅为 4.04 kg/m 2 ,较成型压力 1.0、3.0 MPa

分别降低了 11%、67%,成型压力 0.3、0.6 MPa,由于磨损量过大,未得到有效试验数据。由此可知,连锁块混凝土耐磨性随着成型压力的增大而提高。

2.2 振动时间的影响

振动时间是联锁块生产过程中的关键参数之一,直接决定了产品的密实程度与生产效率,采用试验混凝土配合比拌制出混凝土,固定成型压力 3.0 MPa 和 1 d 拆模养护,调整成型振动时间分别为 30、60、90 s,研究成型振动时间对联锁块混凝土性能的影响,抗压强度试验结果见图 5,磨耗值试验结果见图 6。由图 5 的试验结果可知,标准养护 3 d 时,振动时间90 s 试件抗压强度最高,可达到 30 MPa 左右,约为 28 d抗压强度的 80%,较振动时间 30、60 s,分别提高了 16%、9%;标准养护 7 d 时,振动时间 90 s 试件抗压强度较振动时间 30、60 s,分别提高了 5%、8%;标准养护 28 d 时,振动时间 90 s 试件抗压强度较振动时间 30、60 s,分别提高了6%、5%。由此可见,连锁块混凝土抗压强度随着成型振动时间的延长而增加,这主要是因为随着振动时间的延长,混凝土更加密实。由图 6的试验结果可知,标准养护 28 d后,振动时间 90 s 试件磨耗值最小,为 1.56 kg/m 2 ,较振动时间30、60 s 分别降低了 66%、15%,由此可知,连锁块混凝土耐磨性随着振动时间的延长而提高。

2.3 拆模养护时间的影响

拆模养护时间是指,连锁块混凝土拌和成型后拆模立即放入标准养护室养护的时间。采用试验混凝土配合比拌制出混凝土,固定成型压力 3.0 MPa 和振动时间 60 s,调整拆模养护时间分别为 1、6、24 h,研究拆模养护时间对联锁块混凝土性能的影响,抗压强度试验结果见图 7,磨耗值

试验结果见图 8。由图 7 的试验结果可知,标准养护 3 d 时,6 h 拆模养护的试件抗压强度最高,可达到 31 MPa 左右,约为 28 d抗压强度的 70%,较 1 h 拆模养护和 24 h 拆模养护,分别提高了 2%、12%;标准养护 7 d 时,6 h 拆模养护的试件抗压强度较 1 h 拆模养护和 24 h 拆模养护,分别提高了 7%、17%;标准养护 28 d 时,6 h 拆模养护的试件抗压强度较 1 h 拆模养护和 24 h 拆模养护,分别提高了 15%、25%。由图 8 的试验结果可知,连锁块混凝土的耐磨性规律和抗压强度规律一致,均为 6 h 拆模养护性能最佳,6 h 拆模养护的试件磨耗值为 1.84 kg/m 2 ,较 1 h 拆模养护和 24 h 拆模养护,分别

降低了 4%、12%。由此可知,拆模养护时间对于联锁块混凝土的抗压强度和耐磨性影响较大,拆模养护时间过短或者过长均对混凝土性能不利,存在一个最优拆模养护时间。这主要是因为联锁块混凝土过早拆模养护,由于混凝土尚未初凝,过早的接触水改变了混凝土的水胶比,对混凝土性能存在不利影响;由于联锁块混凝土未干硬性混凝土,加压振动成型后仍然存在较多的孔隙,拆模养护时间过长,则混凝土

孔隙由于失水形成了较多的为裂纹,降低了混凝土的性能。

3 结论

(1)连锁块混凝土的抗压强度随着成型压力的提高而增加,在成型压力 1.0 MPa 之前,连锁块混凝土抗压强度提高不明显,而成型压力增加至 3.0 MPa 以后,抗压强度提高幅度较大;耐磨性同样随着成型压力的增大而提高。

(2)连锁块混凝土抗压强度和耐磨性均随着成型振动时间的延长而提高。

(3)拆模养护时间对于联锁块混凝土的抗压强度和耐磨性影响较大,拆模养护时间过短或者过长均对混凝土性能不利,存在一个最优拆模养护时间


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