透水模板布改善混凝土表层质量试验分析

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一、实验

（一）材料

本实验所用的碎石作为粗骨料，其具有二级的压碎指标和20mm的最大粒径；实验中所用的砂的细度模数为3.1；海螺牌42.5MPa硅酸盐水泥为本实验所用的水泥材料；而透水模板布所用的材料为武汉科技学院研制的透水保湿模板布。在混凝土试块尺寸、表面类型及养护条件表2中，A、D两组不同的混凝土试块所采用的材料都为透水保湿模板布的I型材料，其中，当A组混凝土试块对透水保湿模板布材料应用完后，会重复应用到D组混凝土试块中。而表中E组混凝土试块所采用的材料为透水保湿模板布的II型材料。其次，在混凝土配合比设计见表1中，将水灰比W/C确定为0.46与0.53，主要目的是将混凝土强度等级控制在常用的C40等级以下；此外，硅粉、粉煤灰等矿物掺合料可以有效地改善混凝土的抗渗透性，为了使实验的抗渗透性的分析能够显而易见，在进行透水模板布改善混凝土表层质量的实验中，并没有对任何一种矿物掺合料进行添加进行水灰配合比的实施。

实验所采用的混凝土试块的尺寸、编号以及表面处理类型和养护条件见混凝土试块尺寸、表面类型及养护条件表2。实验进行对比分析所用的混凝土试块有七种，其中编号为A和D的试件各一组，每组有六块试件，而当中的三块会进行自然的养护，在养护过程中的前7天，会进行洒水覆膜的实施；其中所剩的另三块会在养护室内进行养护，养护室内的标准相对湿度为95%±l%，温度为20℃±l℃。E组的三块试块会全部进行自然的养护，与A、D编号相同，也要在前7天进行洒水覆膜。S0 、S1试块的标养实验做法与上述相同。为了有利于实验的对比和分析，A、D、E试块的制作方式是：同一个200mm×200mm×200mm的立方体试块中，相邻的两个浇筑侧面会进行透水模板技术的应用，而相邻的另外两个浇筑侧面则不需要进行上述的措施应用。此外，对两种不同的配合比为150mm×150mm×l50mm的试块S0、S1进行保留，并做抗压强度的试验，可在压力试验机上进行。下表为混凝土配合比的设计表1。

表1 混凝土配合比设计表

（二）方法

1.对于混凝土表层强度的回弹法测定，可根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》进行应用，混凝土抗压强度的试验可按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》的参照来进行。下表为混凝土试块尺寸、表面类型及养护条件表2。

表2 混凝土试块尺寸、表面类型及养护条件

2.实验会对混凝土表层水吸附试验进行应用，来进行混凝土表层的抗渗透性进行评价。该试验依据的指标值为英国标准Initial Surface Absorption Test的量测指标，而这也是美国《混凝土结构无损检测评价方法》中对混凝土渗透性进行评价的一种方法。实验将应用圆形密封容器把2KPa的水压施加在面积不小于5000mm2、直径为80mm的混凝土圆形表面上，之后依据10分钟、30分钟、60分钟的时间，对水阀的关闭时间进行选择，之后再阀门关闭后的1分钟、2分钟后进行混凝土的吸水值的标准量测。此外，在混凝土试块在28天的养护之后，要进行混凝土的渗透性检测，进行试验之前，可将标准养护和自然养护的混凝土试块分别放入电热鼓风干燥箱中，并进行24小时的烘干，其温度为105℃。值得注意的是，试验中检测混凝土试块的用面均为浇筑侧面。在混凝土试块尺寸、表面类型及养护条件表中，“N”代表自然养护，“S”代表标准养护，“CPF面”代表采用透水模板的混凝土面，而未采用透水模板的混凝土面则用“CON面”表示。

二、实验结果

（一）抗压强度

在进行28天的养护工作之后，对“SO”编号的3块试块进行抗压强度的试验，试块的尺寸为150mm×l50mm×l50mm，试验的强度值是39.5MPa；此外并对编号为“S1”的混凝土试块进行同样的抗压强度的试验，其强度值为35.2MPa。

（二）混凝土表层水吸附试验

表3是混凝土表层水吸附试验表，在同一个试块当中，就混凝土表层水吸附值而言，采用透水模板布的混凝土面要比不采用CPF的混凝土面的水吸附值低2～3倍，这也就有效地说明了透水模板布对混凝土表面的抗渗透性有提高的作用，并有利于混凝土耐久性的提高。

表3 混凝土表层水吸附试验表

（三）混凝土表层孔结构的分析

压汞法主要是根据压入多孔材料系统中的汞的数量与所加压力之间的函数关系，计算孔的直径和不同大小孔的体积。这种方法常会应用于混凝土的孔隙测试和水泥硬化浆体测试的实验中。据有关资料对压汞法测定的平均分布孔径和混凝土表层水吸附试验值之间的函数关系的可靠验证，可对两者的函数关系进行利用，有效地对混凝土结构表层的孔结构进行分析。对于混凝土表层的保护层厚度来讲，这一方法确实具有一定的可行性。其中的函数关系表达为：It=2.8t-0.5pr2m。其中，It为混凝土表层水吸附值即ISTA（t），下标t指表层水吸附试验从开始加压到关闭水阀之间的时间（min），如I10就是ISTA10的值；p为与rm对应的孔隙率，是体积分数（%）；rm指平均分布孔径，其单位为um。依据这一公式的计算，就可得出十分钟的时间内，混凝土表层的水吸附值对应的表层孔结构状况就可以得出对应的数值来。

表4是混凝土表层孔隙率-平均分布孔径表。可以看出，在同一个试块中，就表层平均分布孔与孔隙率而言，不采用透水模板布的混凝土表面的平均分布孔与孔隙率的乘积要比采用的混凝土表面增多了1/2～2/3。这也就说明了透水模板布对混凝土表层孔结构的改善。其中rm 指的是平均分布孔径(µm)，P指的是体积分数(%)。

（四）混凝土表层水灰比与抗压强度的分析

表4 混凝土表层孔隙率-平均分布孔径表

表5和表6分别是混凝土通过回弹法得出的表层强度换算值和通过压力试验机得出的整体抗压强度值的数值表，其强度单位为Mpa。

通过上表的分析，可以看出混凝土的整体强度和表层强度的差别很大。虽然透水模板布对混凝土表层的抗压强度有良好的改善作用，但就整体混凝土的抗压强度而言，并没有过于明显的影响，但应用回弹法得出的抗压强度的换算值，可以有效地进行混凝土表层质量的分析。体现出应用回弹法得出的抗压强度的换算值的数值表中，同水灰比的试块的侧面未采用模板布的表面比采用模板布的混凝土面的强度值要低，也就是说，没有采用模板布的混凝土表面会出现大量的气孔聚集现象，由于表层孔隙率的不断增大，造成了混凝土表层的密实性的降低，这也就使混凝土的表层强度有所降低。而采用模板布的混凝土的表面会因模板布过滤层的毛细吸附作用，将表面的水进行排除。这一设计智慧将混凝土的水向外迁移，但不会使水泥颗粒出现流失的现象。由于模板布的应用，使水泥颗粒有效的聚集在了混凝土的表面当中，从而降低了混凝土表面的水灰比，也就促使了混凝土表层强度的提高。

表5 混凝土通过回弹法获得的表层强度换算值表

表6 混凝土通过压力试验机获得的整体抗压强度值表

结束语

总之，通过对透水模板布的应用，可以对混凝土的孔径分布和抗压强度进行良好的改善，并有利于混凝土耐久性和抗渗性能的提高。