成型方式和养护条件对多孔改性水泥混凝土性能的影响

王中合

（邢台路桥建设总公司，河北 邢台 054001）

0 引言

多孔水泥混凝土由水泥、等粒径石料、水和水泥改性剂混合、硬化固结形成多孔骨架结构，改性水泥浆薄膜作为胶结层包裹在骨料颗粒表面，与传统的水泥混凝土相比，其最大特点是孔隙率达20%～35%。因此，不同成型方式必然会对多孔水泥混凝土和传统水泥混凝土的性能产生不同影响。另外，由于水泥改性剂的添加，在混凝土养生过程中，混凝土内部发生一系列物理、化学变化，水泥经水化、硬化，获得的物理力学性能和耐久性亦不同。本文对不同成型方式和不同养护条件对多孔改性水泥混凝土性能的影响进行了探讨。

1 原材料

1.1 水泥

水泥采用河北省邯郸市产“太行山”牌P.O 42.5普通硅酸盐水泥，各项性能指标如表1所示。

表1 水泥性能指标

1.2 等粒径集料

等粒径集料采用河北省邢台市太子井产石灰岩22.5mm±2.5mm粒径石料，性能指标见表2。

表2 等粒径石料性能指标

1.3 水泥改性剂

水泥改性剂为河北省邢台路桥建设总公司的专利产品，性能指标见表3。

表3 水泥改性剂性能指标

1.4 拌和用水

水中铁、铜、铝离子总含量应小于50ppm，其他指标满足《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30—2003）的相关要求。本试验使用饮用水。

2 试验步骤与方法

2.1 试验步骤

（1）拌和前原材料放置在温度为20℃±5℃的室内不少于24h，集料以干燥状态为基准，潮湿时应扣除其含水量。改性剂与水根据《公路路面多孔改性水泥混凝土施工技术规程》（DB13/T 1419—2011）要求的比例拌和均匀待用。拌制混凝土用的各种器具预先清洗干净，用水浸润，试模内壁涂一薄层矿物油。

（2）多孔改性水泥混凝土基准配合比为，石料∶水泥∶水∶改性剂=1600kg∶290kg∶84.4kg∶8.44kg。

（3）根据制作试件的数量及配合比计算各种材料用量，再乘以1.2的富余系数。拌制混凝土的材料用量以质量计，称量的精确度：集料为±1%，水、水泥、改性剂为±0.5%。加料顺序为集料、水泥。开动搅拌机，将材料拌和均匀，在搅拌过程中徐徐加入水胶溶液，全部加料时间不超过2min。水胶溶液全部加入后，继续拌和2min，使水泥浆膜均匀包裹石料、没有水泥浆下淌，且颗粒表面有金属光泽，无干涩感，在搅拌机内不结底状态为佳，而后将拌和物倾出在铁板上，再经人工翻拌1～2min，装模成型。

2.2 不同成型方式对水泥混凝土性能的影响

（1）制作多孔改性水泥混凝土试件各4组，每组6个试件。采用两种尺寸的试件：①150mm×150mm×150mm试件，用于空隙率、毛体积密度、抗压强度试验测定；②550mm×150mm×150mm试件，用于抗弯拉强度性能测定。

（2）为了比较不同成型方式对水泥混凝土空隙率、毛体积密度、抗压强度、抗弯拉强度等性能的影响，采用以下4种不同成型方式：①混凝土自然松散堆积装模，不插捣、不振动成型；②混凝土装模后用捣棒人工插捣成型，插捣方式为150mm×150mm×150mm，试模从四周至中心依次插捣15次，150mm×150mm×550mm试模，先插捣试模周边25次，然后插捣试模中部区15次，整个成型过程要注意试模边角的插捣；③混凝土装模后放在振动台上振动成型，振动时间为30s；④混凝土装模后放在振动台振动成型，振动时间60s。

（3）成型试样表面基本平整，试件表面与试模边缘高差不得超过1mm，个别石料与试模边缘高差不得超过5mm。置于温度为20℃±2℃、湿度大于50%的室内薄膜覆盖养生24h。

（4）拆模并对外观检查、编号，对有缺陷的试件进行去除。将完好试件放入标准养护室进行养护，标准养护室温度为20℃±2℃，相对湿度在95%以上，试件放在铁架或木架上，间距为10～20mm，试件表面应保持一层水膜，并避免水直接冲淋。

（5）标养室养生6d后取出试件，按《公路路面多孔改性水泥混凝土施工技术规程》（DB13/T 1419—2011）和《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30—2005）检测水泥混凝土的空隙率、毛体积密度和7d龄期的抗压强度、抗弯拉强度等。

2.3 不同养护条件对水泥混凝土力学性能影响

（1）根据“2.1试验步骤”中（2）和（3）制作水泥混凝土试件6组，每组6个试件，用于28d龄期试件的抗压强度和抗弯拉强度试验。

（2）混凝土选用振动台振动成型，振动时间为30s。

（3）成型试件采用以下6种养护方式：①试件置于自然环境中干养28d；②成型试模置于温度为20℃±2℃、湿度大于50%的室内薄膜覆盖养生24h后脱模，置于自然环境中干养至28d；③成型试模置于温度为20℃±2℃、湿度大于50%的室内薄膜覆盖养生24h后脱模，放入标养室养生至7d，取出置于自然环境中干养至28d；④成型试模置于温度为20℃±2℃、湿度大于50%的室内薄膜覆盖养生24h后脱模，放入标养室养生至28d；⑤7d薄膜覆盖保湿养护后，置于自然环境中干养至28d；⑥薄膜覆盖保湿养护28d。

3 结果与分析

3.1 不同成型方式对多孔改性水泥混凝土性能的影响

4种不同成型方式的试验结果如表4所示。

表4 不同成型方式对多孔改性混凝土性能的影响

从表4可以看出，不同成型方式对混凝土空隙率及力学性能存在不同影响。采用方式1成型，石料浆膜包裹及试件成孔均匀性都较好，但抗压、抗弯拉强度较低；采用方式2、方式3成型，混凝土试件空隙率离散性小，孔隙分布较为均匀，且成型固结稳定；采用方式4成型，由于振动时间长，上部水泥浆下漏，脱模后试件底部孔隙封堵，成孔较差。因此，水泥混凝土成型方式以第2、第3种方式为宜。

3.2 不同养护条件对多孔改性水泥混凝土性能的影响

6种不同养护条件对多孔改性水泥混凝土强度影响的试验结果见表5。

表5 不同养护方式对多孔改性水泥凝土强度的影响

多孔混凝土由于存在大量孔隙，易失水、干燥快，所以养护条件对于试验结果影响非常大。从表5可以看出，采用第3和第5种养护条件，可以使混凝土达到较高强度。由此说明，多孔改性水泥混凝土的养护条件，尤其是早期养护，要注意避免混凝土中水分的大量蒸发，混凝土装模后应及时使用塑料薄膜覆盖试样表面，以促进添加了改性剂的水泥水化过程，后期不必采用保湿养生，自然条件下的干养护更有利于改性水泥浆形成连续的网状薄膜和完成二次水化过程，从而提高多孔改性水泥混凝土的力学性能，这是与普通水泥混凝土养生条件的显著差别。

4 结论

（1）成型方式对多孔改性水泥混凝土的空隙率、毛体积密度、抗压强度、抗弯拉强度性能均有影响，采用振动台振动成型，振动时间30s或人工插捣成型效果最好。

（2）拌和混凝土装模后应及时使用塑料薄膜覆盖试样表面，早期保湿养护7d可促进水泥水化过程，然后进行自然条件下的干养护，有利于水泥改性剂发挥作用，提高多孔改性水泥混凝土的力学性能。

[1]DB13/T 1419—2011，公路路面多孔改性水泥混凝土施工技术规程[S].

[2]JTG E30—2005，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].