混凝土密实度的振捣控制

于涛 宫新全

摘要：混凝土在房屋建筑结构中起着十分重要的作用，混凝土浇筑时的密实度和很多因素有关，混凝土的密实度也是影响混凝土强度等级的主要因素，因此施工中对混凝土的振捣必须严加控制。

关键词：混凝土振捣密实应力控制

1 影响混凝土密实度的因素

密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例。施工中影响混凝土密实度的因素很多，如在施工中违反操作规程，塑性混凝土下沉，被顶部钢筋所阻，形成混凝土断桥；混凝土振捣不密实，出现蜂窝、狗洞，易形成混凝土各种缺陷的起点；混凝土搅拌，运输时间过长，使水分蒸发，引起混凝土浇筑时塌落度过低，使得在混凝土体积中出现不规则的网状；混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触面上出现网状缺陷。

2混凝土振捣的方法

混凝土振捣方法有人工振捣和机械振捣两种。

2.1 人工振捣等用人工手持振钎分层进行插捣，一般仅适用于工程量较小又无法使用振捣器的捣固的情况。

2.2 机械振捣为建筑施工普遍使用的方法，可提高混凝土强度和密实性，适用于各类现浇结构和预制构件的振捣。混凝土振捣器按混凝土传播振动的作业方式不同，可分为插入式内部振捣器、附着式外部振捣器、平板式表面振捣器及振动平台等四类。 施工中较常采用插入式振捣。

插入式振捣方法有两种，一种是垂直振捣，即振捣棒与混凝土垂直；一种是斜向振捣，即振捣棒与混凝土表面成一定角度（约40°～50°）。两种方法在使用时需快插慢放，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，达到均匀振实；移动方式有行列式和交错式，两者不得混用以免混淆而发生漏振；移动间距应不大于振动棒作用半径（一般为30～40cm）的1.5倍；振捣上一层应插入下层3～5cm，以消除两层间的接缝；振捣器的振捣深度一般不应超过振捣棒长度的1.25倍和振捣棒上盖接头处。

振捣器在每一位置上振捣延长时间，以混凝土表面呈水平并出现水泥浆和不再出现气泡，不再显著沉落为度，振捣时间最短为约20-30秒，使用高效率可酌予缩短，但最短不小于10秒。振捣时应注意振捣器不得放在钢筋上，振捣棒不得触碰钢筋、芯管预埋件等。亦不得紧靠模板振捣。

振捣时，在振捣器周期性的震动作用下，混凝土内的大小颗粒之间的咬合力或摩擦力将急剧下降以致消失，砂浆发生液化，表现出某种程度的液体特征。石子因自重在液态砂浆中渐渐下沉，砂浆因比重较轻部分地被排挤上升，而比重最轻的空气特别是体积较大些的气囊、气泡被挤上浮散逸出去，但散存得砂浆内部的小气泡因为浮力小不容易排除，只有在延长作业时间后可排除一些，但要想把所有的空气泡完全排净也不是容易的。因此混凝土拌合的用水量可适当减少，混凝土的流动度可适当的降低或者干硬度可适当的提高，而混凝土的强度耐久性等质量特征也将随之改善。但要强调一点混凝土的干硬度只能与具体震动作业条件下相适应，并且要留有余地。否则拌合料过于干硬而又得不到充分震动，质量反而要下降。

多年的施工经验告诉我们，高流动性混凝土内的含气量是比较少的，并不需要强烈的振捣作业，就可以浇注密实。近年来，各种类型的高效能的减水剂发展很快，掺入混凝土中之后，可在不增加拌合水量（不增大水灰比）的前提下，显著增大流动度，这样就大大简化了振捣作业，同时也相对减少了振动噪音污染。

尤其应当指出，流动性混凝土受到过分振动时，砂浆、水泥浆以至清水，都将要剧烈上浮，造成上下分层，降低混凝土工程质量，特别是降低上层、表面层的质量。具体说，混凝土振动强度，对于干硬性混凝土要强调防止振动不足，以免灌注不实，而对于流动性混凝土，则要强调避免振动过量，以免混土浇注时分层。假如混凝土出现分层现象，表面有了较多的析水，就需要采取措施排出这种析水，并且最好是在隔开一些时间，在混凝土尚保有一定塑性时，重新进行振捣，，使混凝土均匀密实。

3 增加混凝土密实度办法

3.1 合理的组织劳动力进行分区分层灌注，使混凝土沿基础高度均匀上升。浇筑时，要在下层混凝土初凝之前浇捣上层混凝土，不使上下之间产生施工缝，分层厚度根据振捣器棒长、振动力、混凝土供应量和浇筑量大小而定，一般为20～30cm，浇灌振捣宜采用踏步式的分层推进，也可采用从中间向两边或两边同时箱中间推进。混凝土下料应均匀浇灌，用振捣器迅速摊平或捣实。通常未掺加气剂的混凝土，夹带进来的空气量在5%左右多则可达到20%。对混凝土进行振捣的目的就是排除这种空气，使混凝土能够密实坚固。

3.2 由于混凝土搅拌运输时间过长，浇筑速度过快，振捣不实，施工缝做法不当，模板走动等原因形成的网状缺陷，可按《混凝土施工操作规程》严格执行；混凝土拌制、运输、浇筑、振捣施工缝设置和旧混凝土连接，按模板制作，拆模以及养护方面的规定来防止，对于出现缺陷构件，也要区别构件的类别，构件的受力特征，缺陷点所在的部位，以及严重程度，分别采用一般混凝土补强措施或采用充填混凝土材料，钢锚栓混凝土加固，粘钢板加固，预应力加固等补救措施。

4 利用一些简单的物理力学法则，分析振捣的振动作用

所谓振动，实际上就是某种物体在一定质点附近进行的往复运动，混凝土内颗粒由于外力引起振动作用，将传播于周围颗粒由近及远。振动能量既要消耗于振动传播过程，也要消耗于克服颗粒之间的摩擦力，所以必须要施加上一个周期性的外力，才能维持住一个稳定的振动状态，但因混凝土内部对于振动阻力作用很大，所以振动传播距离终归是有一定限度的。

混凝土的振动器就是用来对混凝土施加周期性外力的振动体，通过它使混凝土内各种颗粒产生振动作用。

振捣器（机械式的振捣器）通常是依靠偏心块在作圆周运动中所产生的。离心块的重量是m，偏心距是r，偏心块在作圆周运动中的角速度是w，则偏心块的离心加速A‵和偏心块的离心力P将分别是：A‵=w2r而 P= A‵=w2r（式中g是重力加速度）

振动器偏心块的离心力P就是振动力，正是振捣力使混凝土起振动，混凝土受振部分的总重量是w，质量是w/g的振动加速度A是A=P/()=w2r． = w2或P=A

设受振部分的振幅是a，则wa=mr a=mr/w∴A=a w2

从以上式分析可以看出：决定振捣器强度或振实效果的重要因素是振动力（P），决定振动力的重要因素是振动加速度（A），而决定振动加速度的重要因素则是振幅（a），和旋转角速度（w2 ）,因为（w2 ）是二次方所以影响程度更大，如将旋转角速度w,(单位：弧度/秒)换算为通常的转数n,(转/分)，则w=2∏n/60，或n=60w/2∏

因为偏心块每旋转一周，振捣器振动一次，所以通常也就使用旋转数n来代表，“振动频率”，即代表每分钟的振动次数。

总之在一定的材料的条件之下，决定混凝土质量的主要因素是水灰比，决定水灰比的主要因素是干硬度（或流动性），决定干硬度的主要因素是振实效果，决定振实效果的主要因素的振动加速度，而决定振动加速度的主要因素是振动的频率，混凝土振实的道理仅在于此。