干硬性混凝土制品成型工藝研究綜述

趙世峰

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都610000）

0 引言

隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，裝配式建筑涌現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于預(yù)制混凝土構(gòu)件的應(yīng)用需求也明顯增大。預(yù)制混凝土構(gòu)件與制品的生產(chǎn)過(guò)程中，干硬性混凝土引起自身優(yōu)勢(shì)而得到良好應(yīng)用，比如質(zhì)量穩(wěn)定、模板周轉(zhuǎn)速率快且水泥用量較低。對(duì)干硬性混凝土制品成型工藝展開(kāi)探究，具有重要意義。

1 干硬性混凝土制品成型工藝參數(shù)

干硬性混凝土與流動(dòng)性混凝土相比，其流動(dòng)性不足，成型工藝方面一般需要應(yīng)用到強(qiáng)力振動(dòng)加壓，以達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，促進(jìn)表觀(guān)密度改善，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)的強(qiáng)度與耐久性。干硬性混凝土的性能極易受到成型工藝參數(shù)的影響，若振動(dòng)頻率以及施加壓力等工藝參數(shù)的匹配度不足，則極易影響制品的密實(shí)性，甚至?xí)?duì)配合比以及性能設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，成型工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要注重混凝土密實(shí)性的提高。

1.1 振動(dòng)特性

振動(dòng)頻率與振幅往往會(huì)受到液化時(shí)間和程度的影響，通過(guò)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在不同振動(dòng)條件下，外部壓力作用會(huì)對(duì)頻率和振幅產(chǎn)生影響，干硬性混凝土液化時(shí)間明顯減少，體系顆粒之間存在較大相對(duì)位移，混凝土液化極易受到單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)次數(shù)的影響。在明確振動(dòng)特性影響干硬性混凝土密實(shí)過(guò)程具體情況之后，振動(dòng)會(huì)引起顆粒自由運(yùn)動(dòng)，這就會(huì)導(dǎo)致體系產(chǎn)生“主動(dòng)壓力”，與外部壓力相反，對(duì)顆粒黏聚力、顆粒自重以及外部壓力等加以克服，促進(jìn)混凝土液化，在計(jì)算推導(dǎo)后，能夠明確主動(dòng)壓力大小與振動(dòng)頻率平方根以及振幅之間的關(guān)系。因而干硬性混凝土充分液化會(huì)受到頻率與振幅的影響。

振動(dòng)頻率的影響在顆粒粒徑選擇上有著充分體現(xiàn)，與共振作用密切相關(guān)。干硬性混凝土粒度分布是頻率確定過(guò)程中的重要因素，需要就強(qiáng)度等級(jí)、膠凝材料等參數(shù)進(jìn)行綜合分析。對(duì)C50以上的高強(qiáng)度干硬性混凝土制品來(lái)說(shuō)，粗骨料的應(yīng)用較為常見(jiàn)，以大膠材用量為支持，體系粉體顆粒高，因而必須要保證振動(dòng)頻率較大，在100Hz以上。對(duì)以一般砌塊來(lái)說(shuō)，體系液化的實(shí)現(xiàn)需要保持振動(dòng)頻率在50Hz左右。成型設(shè)備變頻振動(dòng)的合理性，能夠促進(jìn)干硬性混凝土液化效率的改善。結(jié)合混凝土維勃稠度以及振幅衰減系數(shù)等要素出發(fā)，合理選擇振動(dòng)參數(shù)，把握結(jié)構(gòu)、材料、能耗等具體情況，確保用水量以及構(gòu)件尺寸科學(xué)合理。當(dāng)前很多設(shè)備制造與制品生產(chǎn)企業(yè)并未優(yōu)選振動(dòng)特性參數(shù)，成型設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，要結(jié)合混凝土制品構(gòu)件類(lèi)型進(jìn)行合理選擇，確保與干硬性混凝土特點(diǎn)相符合，保證振動(dòng)特性參數(shù)選擇的合理性，加強(qiáng)制品質(zhì)量控制，確保生產(chǎn)效率得到明顯提升。

1.2 成型壓力

振動(dòng)過(guò)程中外部壓力施加會(huì)促進(jìn)密實(shí)過(guò)程加快，進(jìn)而提高密實(shí)度。對(duì)于干硬性混凝土來(lái)說(shuō)，成型壓力的適宜化，能夠保證液化時(shí)間以及成型后的抗壓強(qiáng)度。若壓力較小則會(huì)影響體系密實(shí)度，振動(dòng)時(shí)間也比較長(zhǎng)；若壓力較大，則會(huì)影響契合作用，震動(dòng)效果并不理想。成型壓力與振動(dòng)頻率之間存在密切關(guān)聯(lián)，依據(jù)振動(dòng)頻率能夠確定最適成型壓力。在對(duì)成型壓力影響規(guī)律加以研究的過(guò)程中，要重視其與振動(dòng)特性的相關(guān)性，明確振動(dòng)頻率的影響因素，以振動(dòng)頻率、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、干硬性混凝土特性進(jìn)行綜合分析，對(duì)成型壓力加以確定。

1.3 振動(dòng)時(shí)間

在生產(chǎn)過(guò)程中振動(dòng)時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，制品密實(shí)程度以及生產(chǎn)效率也會(huì)因此受到影響。在振動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)后，混凝土抗壓強(qiáng)度提升，在干硬性混凝土拌合物振實(shí)充分，不可出現(xiàn)能耗浪費(fèi)或者分層離析的情況，即可確定振動(dòng)時(shí)間最佳。不僅如此，振動(dòng)頻率與振幅、成型壓力以及含水量等因素，都會(huì)對(duì)最佳值的確定產(chǎn)生影響，若想要保證振動(dòng)時(shí)間選擇最佳，必須要明確各項(xiàng)特性參數(shù)并開(kāi)展綜合分析。

1.4 其他參數(shù)

振動(dòng)加速度、振動(dòng)烈度等參數(shù)得以應(yīng)用到研究中，促進(jìn)了成型工藝的優(yōu)化，便于明確參數(shù)控制建議，振動(dòng)頻率和振幅的函數(shù)是參數(shù)的主要部分，由頻率和振副主導(dǎo)影響規(guī)律。

2 干硬性混凝土制品室內(nèi)成型試驗(yàn)設(shè)備

在干硬性混凝土制品生產(chǎn)過(guò)程中要明確制品性能與期望值，協(xié)調(diào)混凝土配合比，優(yōu)化成型工藝參數(shù)，保證成型試驗(yàn)設(shè)備選擇的合理性。為確保成型工藝參數(shù)優(yōu)化研究得以順利推進(jìn)，一般通過(guò)室內(nèi)成型試驗(yàn)設(shè)備來(lái)開(kāi)展成型試驗(yàn)。

2.1 平板振動(dòng)器

平板振動(dòng)器是一種比較常見(jiàn)的施工工具，能夠滿(mǎn)足水工和公路領(lǐng)域混凝土碾壓需求。基于《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）以及《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE30-2005）出發(fā)，再對(duì)平板振動(dòng)器進(jìn)行改進(jìn)后應(yīng)用，碾壓抗壓、抗彎拉試件成型，振動(dòng)頻率為50Hz，振幅為1mm，以壓塊配重對(duì)成型壓力進(jìn)行施加。在改進(jìn)分層振動(dòng)方式以及平板振動(dòng)器壓板形狀后，能夠滿(mǎn)足室內(nèi)成型干硬性混凝土制品試件的應(yīng)用需求。此類(lèi)成型設(shè)備有著簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，工藝參數(shù)調(diào)整便捷化，但無(wú)法對(duì)實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行模擬，需要分層對(duì)試件進(jìn)行振搗，所消耗時(shí)間較多，極易受到人為因素而影響操作質(zhì)量。若分層厚度合理性不足無(wú)法保證試件的密實(shí)度，結(jié)果也會(huì)受到影響，因而此類(lèi)成型設(shè)備的應(yīng)用不多。

2.2 振動(dòng)臺(tái)類(lèi)

在普通混凝土室內(nèi)成型方面，振動(dòng)臺(tái)的應(yīng)用較為常見(jiàn)，能夠確保豎向簡(jiǎn)諧振動(dòng)的穩(wěn)定性。基于《混凝土試驗(yàn)用振動(dòng)臺(tái)》（JG/T245-2009）中相關(guān)規(guī)定出發(fā)，振動(dòng)臺(tái)參數(shù)、振動(dòng)頻率以及最大振幅得以確定。在改造維勃稠度的基礎(chǔ)上，通過(guò)配重壓力和振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)來(lái)促進(jìn)干硬性混凝土成型，大幅壓縮體積的情況下，無(wú)法保證試件尺寸達(dá)標(biāo)。通過(guò)組合模具的應(yīng)用能夠?qū)⒃嚹?wèn)題解決，加大優(yōu)化配合比與耐久性的研究力度。類(lèi)似室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用，成型壓力主要通過(guò)配重鋼塊進(jìn)行模擬，于振動(dòng)臺(tái)上促進(jìn)成型，通過(guò)感應(yīng)位移傳感器來(lái)對(duì)混凝土沉陷位移量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，對(duì)可密實(shí)性度量值進(jìn)行衡量，就振動(dòng)時(shí)間與混凝土密實(shí)性之間獲得關(guān)聯(lián)曲線(xiàn)。但此種方式也存在局限性，無(wú)法開(kāi)展振動(dòng)參數(shù)優(yōu)選等研究，在振動(dòng)作用影響下，成型壓力穩(wěn)定性不足，調(diào)節(jié)范圍有限。德國(guó)在這一方面的研究較為先進(jìn)，能夠?qū)?shù)進(jìn)行調(diào)整，與壓力結(jié)合，保證成型壓力得到穩(wěn)定提供和調(diào)節(jié)，對(duì)不同情況下振壓作用進(jìn)行模擬，對(duì)各項(xiàng)因素的影響開(kāi)展系統(tǒng)化研究，進(jìn)而優(yōu)選各項(xiàng)參數(shù)。振動(dòng)臺(tái)類(lèi)成型設(shè)備未來(lái)仍具有改進(jìn)的空間，比如諧振波產(chǎn)生以及成型效率提升等，現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，試驗(yàn)設(shè)備作為研究的基本有條件，未來(lái)將朝著參數(shù)調(diào)節(jié)精確化、參數(shù)類(lèi)型全面化的方向發(fā)展，促進(jìn)干硬性混凝土制品成型工藝不斷優(yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在干硬性混凝土制品成型工藝研究過(guò)程中，若研究成果的統(tǒng)一性不足，無(wú)法對(duì)實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)，則極易對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)步形成限制。因此在干硬性混凝土制品成型工藝研究過(guò)程中，要掌握工藝參數(shù)，科學(xué)應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)備，掌握成型工藝影響規(guī)律。未來(lái)要以先進(jìn)技術(shù)為支持，就干硬性混凝土制品成型工藝開(kāi)展深入研究，以更好的滿(mǎn)足建筑發(fā)展的應(yīng)用需求。