浅析提高预填骨料混凝土抗压强度的工程措施

王莘晴

（四川交通职业技术学院 四川成都 611130）

1 预填骨料混凝土发展现状

随着建筑工业化进程发展，预制构件在装配式建筑中的重要地位日益凸显。预填骨料混凝土形成的混凝土，弹性模量高，干缩率低。国外也称“灌浆骨料混凝土”或“注射骨料混凝土”。

由于预填骨料混凝土施工方法与普通混凝土不同，结构性能上也存在较大差异[1]。国内工程建设中，中高强度的预填骨料混凝土应用较少，如预填骨料混凝土配合比试配不合理，未考虑碎石及砂的粒径与级配对灌注密实度的影响，造成碎石多空隙少，砂粒径大导致砂浆流动性差，从而导致灌浆密实度下降；注浆前，砂浆搅拌时间短，未拌合均匀，致使混凝土和易性差、密实度低；未按操作规程预填碎石，下料不当，不同粒径骨料分布不均，造成混凝土不匀质性；施工中未采取适当的振捣措施，导致气泡未充分排除，砂浆未充分填满空隙；水灰比较高，内应力过大导致细裂缝产生以及注浆不密实等情况，都会使得预填骨料混凝土强度降低，制约预填骨料混凝土的应用发展。

2 影响预填骨料混凝土抗压强度因素分析

2.1 碎石含水量与级配

若预填碎石未经预处理，则含水量低，碎石表面又附着粉尘，灌浆时碎石快速吸收砂浆中水分，致使砂浆流动性降低，水化不充分，且灌浆密实度差，从而影响混凝土强度。此外，骨料铺设的非均质性，也将影响混凝土强度。

若灌注砂浆水灰比大，加之作业过程振捣困难，易造成泌水通道和水囊较多。因此，预填过程有效控制骨料含水量，确定合理施工配合比，增大注浆料的砂浆强度与流动性，避免预填骨料因水化不充分产生泌水、离析等现象，是预填骨料混凝土施工过程的技术难点，也是提高其强度的关键措施。

2.2内部裂缝

根据高振国、金树新[2]等研究，预填骨料混凝土强度较低主要是混凝土受力破坏机理所致。混凝土破坏源于其内部初始裂缝的扩展贯通。初始裂缝主要是由于水泥石收缩形成内应力而造成的微裂缝及混凝土内的一些孔隙。预填集料混凝土施工中，碎石的预填使其颗粒相互接触，颗粒间存在一定的机械咬合力，在砂浆收缩时碎石颗粒不能发生相对位移，使得碎石与砂浆界面上的拉应力比普通混凝土更大，因而界面裂缝数目会更多[2]。外荷载作用下，其内部细裂缝延伸发展较快，相互贯通导致混凝土开裂失去强度。因此避免砂浆的干缩能有效控制内部裂缝的产生，可显著提高预填骨料混凝土的强度。

2.3 注浆密实度

预填骨料混凝土施工，易产生孔洞、空隙，出现蜂窝、麻面等质量病害，大幅降低构件强度。尤其免振施工，注浆不饱满、模板孔隙未堵好或模板稳定性不足，造成严重漏浆都将影响混凝土强度。施工中有效提升注浆密实度，减小孔隙及收缩可改善提高预填骨料混凝土强度。

3 加强预填骨料混凝土抗压强度工程措施

3.1 对碎石进行预处理

根据代明升[3]研究，采用一定浓度的矿物浆液包裹碎石处理碎石界面，然后再注浆的方式，能提高预填骨料混凝土的抗压强度20%左右。也可考虑预填骨料前对碎石进行浇水润湿并阴干，使其内部饱含水分，但表面不形成水膜，同时又清除了碎石表面粉尘，这样碎石不会吸收浆料的水分，且他们之间结合更好。

作者通过小型物理试验可知，采用普通连续粒径5～30mm级配碎石预填，发现灌浆速度极慢。分析连续粒径级配预填骨料中的石子孔隙率小，大粒径石子间有小石子填充，所以空隙小，砂浆灌注的通道小，阻力大，所以灌浆流动速度慢。建议灌浆前，可用湿筛法筛除粒径不超过10mm的小石子，即控制了碎石级配又对碎石进行了清洗和湿润。建议试验碎石级配为10～30mm。

3.2 采用适当膨胀剂并辅以缓凝剂

将膨润土作为减水剂，利用其吸水膨胀特性，可使预填骨料混凝土强度提髙14%以上，存在缓凝剂时，膨润土对强度的影响作用幅度更大[4]。或者采用UEA膨胀剂，并加入适当缓凝剂，使得浆体在硬化后缓慢膨胀，更大限度地抵抗了混凝土的干缩。这正是由于加入膨胀剂使得砂浆在硬化过程中避免了干缩现象，从而减少了界面缝隙，提高了混凝土抗压强度。

3.3 精确控制施工配合比，采用适当的外加剂

根据高振国[2]研究，水灰比过高，且预填骨料混凝土内部出现过多的细裂缝，因此预填集料混凝土强度较低。工程中预填骨料混凝土应根据材料含水量情况，优化施工配合比，这是降低质量病害多发、提高预填骨料混凝土强度的重要措施。加入适量的减水剂、粉煤灰、硅粉及矿渣粉等外加剂，在保证注浆的流动性时能尽量减少水灰比。这样良好流动性的灌注砂浆的，更容易充满碎石的空隙，使混凝土匀质性提髙，改善预填骨料混凝土的界面过渡区结构，有效提升预填骨料混凝土力学性能。

3.4 真空注浆提升密实度

在建筑工业化进程中，预填骨料混凝土构件可在预制厂制作，通过改良施工条件，如真空注浆、高温蒸汽养护等措施提高构件密实度。资料表明[5]，采用传统的压浆技术和真空压浆技术进行对比。根据相关对比试验可以知道，传统的压浆工艺的孔道密实度一般在70%～90%之间，而采用真空压浆技术，其孔道密实度可以达到97%～100%。真空压浆技术孔道密实度得到了很大的提高，这可以有效提升预填骨料混凝土的强度，确保构件的安全性和耐久性。

3.5 预填骨料方式及灌注方式

当采用一定级配的碎石时，若直接倾倒预填且高度过高，易导致大小碎石铺填分布不均。采用溜槽、串筒等方式铺填，能较大程度避免此现象发生。

当从底部灌注砂浆时，预填位置和骨料的夯实程度会影响灌浆的质量，若骨料的配合较好，骨料之间的间隙越小，砂粒无法通过碎石间隙，因此在试件顶部含砂率较低，顶部混凝土强度较低[6]。改变灌注方式，采取预填骨料时预埋灌浆管，并在灌浆过程中随着灌注砂浆的升高，灌浆管也随之向上提升，并且灌浆管高频振动，这样可减少灌浆的流动路径，振捣密实，预填骨料混凝土强度将大大提高。作者通过此灌注方式进行的实验室试块试验，预填骨料混凝土强度达到了C40以上。

4 结论

通过上述措施，提高预填骨料混凝土强度，满足工程建设需求，可实现建筑构件生产批量标准化，现场浇筑作业大量减少。在装配式建筑构件作业过程中，预填骨料混凝土也可应用于大体积混凝土，具有较高的经济效益和社会效益。