早期振動(dòng)對(duì)混凝土耐久性影響試驗(yàn)研究*

宋儒霖，趙 悟，王東恒，楊澤文，陳 陽(yáng)

（長(zhǎng)安大學(xué)道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064）

0 引言

水泥混凝土在早期凝結(jié)硬化過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)有復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)，并且混凝土本身在早期處于流態(tài)，各項(xiàng)物理化學(xué)性能易受外界環(huán)境的影響。 混凝土在澆筑成型過(guò)程中進(jìn)行振搗、擠壓等使混凝土充滿(mǎn)模型，同時(shí)排除內(nèi)部多余的水分、 參雜的空氣以及形成的孔洞來(lái)對(duì)混凝土進(jìn)行密實(shí)，以此提高混凝土質(zhì)量[1-2]。 成型后，再次振動(dòng)會(huì)對(duì)混凝土內(nèi)部材料的均勻性、粘聚性產(chǎn)生影響，進(jìn)一步會(huì)影響混凝土后期的耐久性能。

前人對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度、 抗折強(qiáng)度已經(jīng)做了大量試驗(yàn)研究，結(jié)論幾乎都是統(tǒng)一的，早期振動(dòng)（包括攪拌過(guò)程中的振動(dòng)）有利于混凝土強(qiáng)度的提高，并且在工作性方面振動(dòng)攪拌比普通強(qiáng)制攪拌更有優(yōu)勢(shì)。 但耐久性也是評(píng)價(jià)混凝土好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)，工程實(shí)際中對(duì)混凝土的各種性能要求也越來(lái)越高，比如：抗凍融性、耐久性、抗侵蝕性和抗?jié)B性等。 這些性能很大一部分都屬于耐久性的范疇[3]。 因此，本文從二次振動(dòng)對(duì)新澆筑混凝土耐久性能方面入手進(jìn)行試驗(yàn)研究。 目的是為了找到早期振動(dòng)對(duì)混凝土耐久性能影響的變化規(guī)律，為工程實(shí)際提供依據(jù)。

1 原材料、儀器設(shè)備和方案

1.1 原材料

試驗(yàn)中采用的水泥為P·042.5（低堿）硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)如表1 所示；細(xì)骨料為武功縣金鐵砂石廠的天然中砂，含泥量2.2%，細(xì)度模數(shù)2.6；粗骨料公稱(chēng)粒徑為5mm～10mm、10mm～20mm、16mm～31.5mm 連續(xù)級(jí)配的粗骨料，含水率0.62%；外加減水劑為BTC-106 型聚羧酸，含固率15%，減水率35%；塌落度設(shè)計(jì)為120mm。

表1 水泥性能指標(biāo)Table 1 Cement performance index

1.2 儀器設(shè)備

采用DT60ZBW 型試驗(yàn)用雙臥軸振動(dòng)攪拌機(jī)，混凝土標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，北京三信偉業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的SX-RCM氯離子滲透性測(cè)定儀（又名氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室為恒溫20±2℃，試驗(yàn)儀器如圖1 所示。

圖1 試驗(yàn)儀器Fig.1 test instrument

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容和方法

混凝土的工作性 (坍落度)、 凝結(jié)時(shí)間等按照GB／T50080-2016 《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試[4]，力學(xué)性能(抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度)等按照GB／T 50081-2016《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試[5]。

1)試件成型。 制作 φ100mm × 50mm 的 C50 混凝土試塊，采用DT60ZBW 型試驗(yàn)用雙臥軸振動(dòng)攪拌機(jī)拌合，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)成型，混凝土拌合物流動(dòng)性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，粘聚性、保水性良好。

2)二次振動(dòng)。 第一組試塊振動(dòng)成型后，放入養(yǎng)護(hù)室等待拆模養(yǎng)護(hù)；第二組試件120min 以后進(jìn)行第二次振動(dòng)（從加水?dāng)嚢栝_(kāi)始計(jì)時(shí)）；第三組試件在150min 后振動(dòng)，后面幾組試件間隔相同時(shí)間做二次振動(dòng)（如表2 所示），振動(dòng)時(shí)間統(tǒng)一為30s。

3) 試件養(yǎng)護(hù)。 在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，24h 后脫模并浸沒(méi)于水槽中；養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后進(jìn)行試塊真空保水，并清潔試塊表面，養(yǎng)護(hù)齡期設(shè)計(jì)為兩組，一組28d，一組56d。

2 早期振動(dòng)混凝土抗氯離子滲透特性

2.1 早期振動(dòng)混凝土擴(kuò)散系數(shù)結(jié)果

每個(gè)齡期的混凝土試塊均為三塊，抗氯離子滲透性能的測(cè)定結(jié)果采用三個(gè)試塊的算數(shù)平均數(shù)。 如表2 所示。

表2 早期振動(dòng)抗氯離子滲透性能Table 2 Resistance of early vibration to chloride penetration

2.2 早期振動(dòng)混凝土擴(kuò)散系數(shù)變化特性

從圖2 中可以看出，早期振動(dòng)的混凝土28d 擴(kuò)散系數(shù)相較56d 變化比較大。兩種齡期都是在210min 左右（初凝時(shí)間之前）振動(dòng)效果比較好，其中，28d 抗氯離子滲透性能提高了26%，56d 抗氯離子滲透性能提高了29.3%，終凝時(shí)期以后進(jìn)行振動(dòng)的混凝土擴(kuò)散系數(shù)基本都沒(méi)有大變化，初凝到終凝時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)變化較大，擴(kuò)散系數(shù)有較大增加，28d 抗氯離子滲透性能降低了21.7%，56d 抗氯離子滲透性能提高了30.1%。

圖2 早期振動(dòng)對(duì)混凝土影響試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 The influence of early vibration on concrete test results

3 結(jié)論

1）當(dāng)振動(dòng)發(fā)生在正在初凝的混凝土?xí)r，對(duì)混凝土起到了早期振動(dòng)的良好作用，提高了混凝土的抗?jié)B能力，同時(shí)可以一定程度地消除混凝土內(nèi)部有害孔隙結(jié)構(gòu)；當(dāng)振動(dòng)發(fā)生在初凝至終凝時(shí)間段時(shí)，在混凝土內(nèi)部會(huì)形成較大孔隙并破壞原有的結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土造成永久性破壞；對(duì)于已經(jīng)凝固成型的混凝土，則振動(dòng)作用不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

2） 適時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行早期振動(dòng)可以提高混凝土的抗?jié)B性，需要特別注意的是，不同種類(lèi)水泥初凝時(shí)間不同，要事先做貫入阻力試驗(yàn)確定二次振動(dòng)的最佳時(shí)間，并要求塌落度具有一定流態(tài)，干硬性混凝土滿(mǎn)足不了振動(dòng)要求。

3）早期振動(dòng)能一定程度的彌補(bǔ)離析的混凝土，使離析的混凝土性能有所提升。 經(jīng)過(guò)早期振動(dòng)作用的離析混凝土可以進(jìn)一步的利用，避免了資源的浪費(fèi)。

本研究對(duì)彈性模量、變形量與振動(dòng)參數(shù)等方面需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究，同時(shí)還要結(jié)合工程實(shí)際，進(jìn)一步研究振動(dòng)作用對(duì)混凝土性能的影響。