水泥混凝土对振捣方式的敏感性研究

任东旭　肖国军　张铁志

摘 要：混凝土拌合物成型过程中，振捣是必不可少的步骤。通过采用不同的振捣方式使混凝土达到均匀密实，以满足混凝土的强度等各项指标。水泥混凝土强度对振捣方式具有一定的敏感性，本研究就不同振捣时间、振捣频率及振捣方向对混凝土拌合物的强度影响进行了测试和探讨，对相同的振捣参数成型不同类型的混凝土拌合物的性能差异进行了对比，得出了振捣参数的最佳组合和不同类型混凝土拌和物对振捣的不同敏感程度，为实验和实际工程混凝土拌和物的振捣操作提供了有益参考。

关键词：振捣时间；混凝土拌合物；混凝土强度；振捣参数

1 研究背景

随着国民经济的快速发展，水泥混凝土建筑物越来越多，质量与安全是结构物的灵魂，保证水泥混凝土的强度和耐久性则是结构物的技术关键所在。在混凝土整个工程过程中，专家学者对每个环节都有相应的研究。其中振动搅拌与振捣工艺的研究主要有：付昌会[1]做了振动搅拌对混凝土耐久性的影响研究，分析比较不同振动方式对混凝土含气量的影响机理；西安建筑科技大学对混凝土振动搅拌技术做了理论分析，详细分析了影响混凝土拌合物性能的微观因素与宏观因素[2]；山东建筑大学进行了粉煤灰、硅灰、矿粉的单掺和复掺轻骨料混凝土工作性能对比试验，制定了评价免振捣泵送轻骨料混凝土的工作性能评价[3]。混凝土浇筑时的振捣是排除混凝土拌合物的空气，使混凝土更加密实。因此研究混凝土振捣成型时所需的参数对混凝土施工成型具有重要意义。而目前对振捣成型方面的研究尚不深入，特别是对不同种类的混凝土，振捣参数是不同的，在这方面目前缺少系统研究。本研究主要对振捣时间对混凝土性能影响和掺合物对混凝土性能影响进行分析，进而和振捣频率和方向进行有机最佳组合。

2 实验研究过程

2.1 混凝土配合比设计

配合比为水泥：水：砂：碎石=1：0.4：1.07：2.5。按比例在上述混凝土配合比中加矿粉，分为四个比例：10%、20%、30%、40%的掺量按1.2：1替代水泥。

2.2 振捣方案设计

影响混凝土性能因素有多种，包括温度、砂率、外加剂、振捣方式。本研究通过一般振捣，得出振捣时间对混凝土性能的影响。振捣装置为实验室混凝土振动台。振捣方式是振捣时间分为120s、300s、600s三种。振动方向为垂直上下振动。定向振捣是指通过实现振动台振动过程中的方向、频率的改变实现在不同方向和频率下振捣混凝土。本研究通过对比振捣时间得到最佳振捣时间和频率、方向的最佳组合。振捣装置是定向调频振动台。振动台参数为可调节频率、方向振动台。振捣方式是振捣时间为120s。振捣方向分为水平、竖直。振捣频率分为低频、中频、高频。研究振捣方向和频率对混凝土性能的影响。

2.3 拆模及养护

拆模时间应在砼强度达到设计强度的25%以上或凝固时间超过规定要求才能拆模，本实验在混凝土成型一天后拆模。养护一天后，将混凝土试块浸入常温水中进行养护。为研究养护时间对混凝土强度影响，养护时间分为1天、3天、7天。将混凝土试块分组进行抗压强度测试。

2.4 抗压强度测试

3 数据分析

将压力机测得的混泥土抗压强度应乘以0.095得到实验结果整理并绘制成折线图如图1。根据测得的数据可以看出，混凝土试块养护7天，其强度可以达到养护28天的80%左右；养护3天达到70%左右；养护1天达到30%左右。混凝土养护1天和3天受振捣时间影响较大，且其他条件一定时，振捣时间每增加一个等级抗压强度提高30%左右；养护7天及以上受振捣时间影响不大，并且不随振捣时间呈正相关增加。混凝土试块的密度不随振捣时间增加而增加。同时，混凝土抗压强度也不随混凝土試块密度的增大而增大。

在振捣时间、方向、频率一定的条件下，混凝土抗压强度随矿粉掺和量的增加先上升后下降。而将其掺和量控制在25%左右可以最大限度地提高混凝土抗压强度。

4 结束语

通过实验数据，本研究得出以下结论：

（1）混凝土试块最佳振捣参数组合：振捣时间为600S，振捣方向为水平振捣，振捣频率采用低频（振动频率为50HZ、1500～3000次/min）振捣。若混凝土强度仍达不到设计强度或者为了提高混凝土在使用过程中的强度富余值可在混凝土拌合物拌合过程中添加25%的矿粉。（2）不同类型的混凝土拌合物对振动的敏感性是不同，在相同的振捣参数下，加矿粉的混凝土拌合物较未加入矿粉的混凝土拌合物敏感性大。前者变化较明显，而后者几乎趋于稳定。

参考文献

[1]付昌会，王卫中，等.振动搅拌参数对混凝土含气量的影响[J].长安大学学报，2011（6）.

[2]沈虹.混凝土的振动搅拌及其效果评价[J].建筑机械化，2006（11）.

[3]傅日荣，逢鲁峰，等.矿物掺合料对免振捣轻骨料混凝土工作性能影响的实验研究[J].混凝土，2010（4）.

[4]王宝民，潘宝峰.道路建筑材料[M].北京：中国建材工业出版社，2010.

作者简介：任东旭（1992，11-），男，河北省张家口人，辽宁科技大学土木工程学院学生，研究方向：道路与桥梁。

肖国军（1993，5-），男，辽宁省锦州人，辽宁科技大学土木工程学院学生，研究方向：道路与桥梁。

张铁志（1972，8-），男，辽宁省锦州人，辽宁科技大学土木工程学院副教授，研究方向：道路与桥梁。