引气混凝土的滑模施工性能研究

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发布时间：2021-09-03

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引气混凝土的滑模施工性能研究
袁野真1I2，田波z，刘英，侯子义’
(1．河北工业大学土木工程学院，天津300401；2．交通运输部公路科学研究院，北京100088)
摘要：结合滑模施工机理，系统的研究了引气混凝土材料的滑模施工特性。研究发现：在低坍落度混凝土中加入引气剂，可以
在轻微提高混凝土坍落度的情况下，增强混凝土的振动液化特性；同时通过引气作用，改变了振动液化混凝土结构内部的摩擦机
制，从而提高了摊铺机振捣棒的有效作用范围。振捣棒在引气混凝土中的有效作用范围提高了62％；同时由于引气混凝土振动之
后振动黏度系数的增加，滑模施工水泥混凝土路面的立模特性得到显著提高。
关键词：引气剂；滑模施工；振动能量；立模特性
中图分类号： TU528．755．6 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)05—0147—04
Performance study on the slip-form construction feature of air-entrained cement concrete
Ⅵ N Ye-zhen1,2 TIAN Bo2,LIU ying2,HOU zi-yi
(1．College ofCivilEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300401，China；
2．Research Institute ofHighway，Ministry ofTransport，Beijing 100088，China)
Abstract： Bash on sliding mode construction mechanism ，the construction feature ofthe air entrained cement concrete was researched．
The results indicated that．adding air entraining agent in low slump concrete，could improve its vibration liquefaction characteristics without
changing slumps too much．Through the air entraining efect，changed the friction mechanism internal the concrete materials，improve the
efective range ofthe vibrating needle．The efective ran ge ofthe vibrating needle could increased 62％ in the air-entrained cemen t concrete．
Because vibration Can improve the vibrating viscosity coeficient ofthe air-entrained cement concrete，SO through the air entraining efect，
could improve the formwork performan ce ofthe cement concrete pavement．
Key words： ak-·entrainingagent；slip·-form construction；vibrationenergy；formworkperform ance
0 引言性能，寻求提高水泥混凝土路面滑模施工质量的新方法。
滑模施工水泥混凝土路面是一种先进的大型机械化
施工工艺，在我国高等级水泥混凝土建设过程中得到了广
泛应用。水泥混凝土路面采用滑模施工工艺对水泥混凝土
材料施工性能的基本要求[1]：①混凝土能够振动液化入模；
②振动停止后，混凝土能保持稳定的路面形状不发生塌边
病害。混凝土易振动液化需要较高坍落度，而路面施工后保
持较好的立模特性则需要较低坍落度。所以，降低坍落度水
泥混凝土材料振动液化是解决这一矛盾的主要办法。
低坍落度混凝土结构内部摩阻力大，滑模施工低坍落
度混凝土材料施工难度大。研究发现圆：由振动器输入的能
量，仅仅只有一小部分，大约10％或者更少是用于振实混
凝土的。其余的能量主要用来克服混凝土结构内部的摩阻
力。由于引气剂是一种表面活性剂，加入引气剂能改变混凝
土结构内部集料之间的摩擦机制，减小混凝土内部结构摩
擦阻力，改善混凝土的施工性能，增加振动棒的有效作用
范围【3]。本研究通过试验，研究低坍落度引气混凝土的施工
1 试验原材料及配合比
1．1 试验原材料
(1)引气剂：选用两种不同引气剂，编号分别为A、B
其各自的技术指标如表1。
表1 引气剂的技术指标
注：B的pH值是在它们2％的水溶液中测得。
(2)水泥：选用金隅牌P·o 42．5级水泥，经过抽检其性
能指标如表2所示。
表2 普通硅酸盐水泥性能指标
(3)砂：天然河砂，相关技术指标见表3。
收稿El期：2012—11-22
基金项目：中央级公益性科研所基本科研业务费专项资金项目(s282Ol2O56)；广西交通科技项目(桂交综合发[2o09】95号)
· 147·
表3 砂的技术指标
(4)石子：粒径为5～31．5 l'nln的石灰岩碎石，级配合
格，石子压碎值指标为7．2％。
(5)zk：饮用水。
1．2 试验配合比
试验根据JTJ／T 037．1—2000《公路水泥混凝土路面滑
模施工技术规程施工技术规程中滑模施工水泥混凝土配
合比设计方法的要求，采用表4所示配合比进行。
表4 道路混凝土配合比
通过控制萘系高效减水剂的掺量，调节混凝土的工作
性在0~20mill之间。通过比较掺加A型、B型引气剂的引
气}昆凝土与不掺加任何引气剂的DB型混凝土，研究引气
剂对滑模施工水泥混凝土材料施工性能的影响。
2 含气量对混凝土性能的影响
在水泥混凝土材料拌和过程中加入引气剂，会在混凝
土中产生大量的微小气泡。由于这些微小气泡的存在，必
然会对新拌混凝土的工作性及强度会产生一定的影响。
本节通过测试不同含气量混凝土的工作性及强度，明确含
气量对混凝土性能的影响。试验采用表4所示配合比，引
气剂采用A型德国引气剂，试验测定结果如表5所示。
表5 含气量与混凝土性能的关系
引气剂混凝土坍落度维勃稠度含气量28 d抗压28 d弯拉
掺量／％／cm ／s ／％强度／MPa强度／MPa
随着混凝土中含气量的增加，由于气泡的滚珠作用[刀，
混凝土的VB值迅速减小，坍落度逐渐增大。此时的水泥混
凝土材料更加容易振动液化。引气剂引入的大量微小气泡
改变了混凝土结构内部的摩擦机制，集料之间相互摩擦阻力
减小，更容易达到稳定状态，从而改善了混凝土的工作性。
引气剂在改善混凝土工作性的同时，对混凝土的强度
也造成一定的影响。含气量小于3．5％时不会对混凝土的
强度造成明显的影响。当含气量大于3．5％时，强度损失明显
加快。此时含气量每增加1．0％，抗折强度损失约0．65 MPa，
抗压强度损失约5．2 MPa。
3 引气混凝土的振动液化特性及立模特性
3．1 引气混凝土中振动能量的传递
滑模施工水泥混凝土路面的机理，是将水泥混凝土材
· 14R·
岔气量／％
(b)
图1 含气量与混凝土工作性的关系
料振动液化，液化后的混凝土填充摊铺机成型舱，形成规
则的路面形状。混凝土中振动能量的传递是影响混凝土振
动液化特性的关键指标；为测定滑模摊铺机施工过程中混
凝土内振动能量的传递规律，试验使用交通运输部公路科
学研究院水泥混凝土组自主研发的小型试验用滑模摊铺
机铺设试验路如图2所示，使用信号分析系统测试摊铺过
程中振动能量的传递规律。
fa)TPZ—HM型实验用小型滑模摊铺机
fb)实验过程中传感器的安装位置
图2 滑模施工振动能量的测试方法
位置4处的振动加速度传感器埋设在厚度为H=26 cm
的路面中间(日 =H2=13 cm)，与两侧振捣棒2和3运动轨
迹的间距R =R2=22．5 cm；振捣棒按照设定轨迹在水泥混凝