各種只在提高混凝土性能的施工措施中,二次振搗對(duì)提高混凝土的強(qiáng)度,節(jié)約水泥用量,改善混凝土的抗?jié)B性、耐久性以及裂縫控制都有積極的意義?;炷恋亩握駬v在一些水泥制品廠的應(yīng)用實(shí)踐證明,混凝土二次振搗工藝不僅應(yīng)用較為簡(jiǎn)便,而且對(duì)于提高混凝土質(zhì)量、降低工程成本等都有很大的實(shí)際意義。
1 混凝土二次振搗
混凝土的二次振搗,其實(shí)是指在混凝土澆筑后的適當(dāng)時(shí)間,重新對(duì)混凝土進(jìn)行振搗。
混凝土的二次振搗有很多優(yōu)點(diǎn),不僅可以提高混凝土的強(qiáng)度,或在保證強(qiáng)度的前提下節(jié)約水泥的用量,而且可以增加混凝土的密實(shí)度,提高防滲性,消除混凝土由于沉陷產(chǎn)生的裂紋和細(xì)縫。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,二次振搗,可使鋼筋握裹力增加1/3,28 d強(qiáng)度增加10%~15%,在保持強(qiáng)度不變的前提下節(jié)約水泥用量15%左右。
2 混凝土二次振搗方法
2.1 選擇正確的二次振搗時(shí)間是關(guān)鍵
混凝土二次振搗能否取得預(yù)期效果的關(guān)鍵是確定合理的振搗時(shí)間。如果距離初次振搗時(shí)間間隔過(guò)短,則效果不明顯;如果時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng),特別是在混凝土初凝后,超出了重塑時(shí)間范圍,則會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu),影響混凝土質(zhì)量。
大量實(shí)踐表明,混凝土的二次振搗時(shí)間應(yīng)在混凝土初凝前1~4h左右進(jìn)行較佳,尤其是在混凝土初凝前1h進(jìn)行效果最理想。
在確定混凝土初凝時(shí)間時(shí),考慮到一般施工工地不可能配備混凝土貫入阻力儀,可以要求試驗(yàn)室在測(cè)定混凝土凝結(jié)時(shí)間時(shí),同時(shí)測(cè)定混凝土的坍落度,以坍落度值間接判定混凝土初凝時(shí)間。
2.2 根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)選擇不同的振搗方法
(1)對(duì)于T、I型預(yù)制梁,可在腹板位置間距500px用插入式振搗器振搗,翼板則使用附著式(平面)振搗器振搗。
(2)對(duì)厚度不超過(guò)500px的預(yù)制平板,用附著式振搗器振搗,厚度超過(guò)500px的可用插入式振搗器振搗。
(3)澆筑與柱和墻連成整體的梁和板時(shí),應(yīng)在柱和墻澆筑完畢后停歇lh,使其獲得初步沉實(shí),再繼續(xù)澆筑。二次振搗在柱和墻的頂部用插入式振搗器振搗,在梁和板的部位分別用插入式和附著式振搗器振搗。
2.3 二次振搗的注意事項(xiàng)
(1)氣溫:混凝土的凝結(jié)時(shí)間與氣溫變化密切相關(guān),氣溫升高則凝結(jié)變快,二次振搗的時(shí)間就應(yīng)提前,反之就要推后。另外,還應(yīng)注意晝夜溫差,對(duì)振搗時(shí)間適時(shí)調(diào)整。
(2)水泥品種:摻有混合材料的水泥一般較純熟料水泥凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng),例如礦渣酸鹽水泥較普通硅酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。
(3)混凝土強(qiáng)度等級(jí):在其它條件相同的前提下,強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土凝結(jié)時(shí)間短。
(4)坍落度:一般情況,凝結(jié)時(shí)間隨坍落度增加而有一定的延長(zhǎng)。但是在高溫季節(jié),混凝土的凝結(jié)時(shí)間受坍落度的影響很小。
(5)水灰比:二次振搗對(duì)小水灰比的混凝土增強(qiáng)效果好,對(duì)水灰比大的混凝土增強(qiáng)效果較差。
3 混凝土二次振搗的機(jī)理分析
3.1 二次振搗對(duì)混凝土拌和物密實(shí)度以及整體均勻性的提高
混凝土在振搗作用下會(huì)趨于液化,具有一定的流動(dòng)性,在振搗成型及其隨后的靜停過(guò)程中,很少能實(shí)現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),粗骨料在自重作用下仍有下沉,水分和氣泡上升,這種物理現(xiàn)象會(huì)一直持續(xù)到混凝土失去塑性(初凝之前止),其結(jié)果會(huì)造成粗細(xì)顆粒上下分布不均勻的現(xiàn)象。粗大顆粒在混凝土凝結(jié)前的下沉,就使得下部的密實(shí)度大于上部。
所以混凝土的下部強(qiáng)度總是大于上部。而且隨著外分層的發(fā)展,還會(huì)出現(xiàn)內(nèi)分層,即粗骨料周圍區(qū)域密實(shí)度發(fā)展不均勻。外分層與內(nèi)分層的共同特點(diǎn)都是在骨料的下部形成充水區(qū),充水區(qū)中也含有一部分氣體,隨著水分蒸發(fā)后,就會(huì)成為空穴,降低混凝土的強(qiáng)度。間隔一定時(shí)間進(jìn)行的二次振搗,可以使本來(lái)已經(jīng)接近凝結(jié)的混凝土經(jīng)振搗液化,重新恢復(fù)塑性,將由于內(nèi)分層被封閉在粗骨料下部的水囊內(nèi)的水和氣泡釋放出來(lái),進(jìn)而使得這個(gè)充水區(qū)被水泥漿體所填塞。
3.2 二次振搗能加速水泥顆粒的水化
混凝土拌和時(shí),水泥顆粒表面的礦物成份就會(huì)立即與水發(fā)生反應(yīng),生成相應(yīng)的水化產(chǎn)物,水化產(chǎn)物很快溶解于水,水泥顆粒又暴露出新的表面再與水反應(yīng)生成水化產(chǎn)物,這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,就使得水泥顆粒被層層剝落,直至顆粒完全與水發(fā)生反應(yīng)水化就結(jié)束了。
但是,在整個(gè)水化期間的水化速度不是均勻的。開(kāi)始階段水化速度快,水化產(chǎn)物的生成速度要大于其溶解擴(kuò)散速度,這樣很快就會(huì)使水泥顆粒周圍的溶液達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài),進(jìn)而析出以水化硅酸鈣凝膠為主的半滲透膜層,包裹在水泥顆粒的表面,一定程度上阻止了外部水分向內(nèi)的滲透以及內(nèi)部水分向外的擴(kuò)散,減緩了水泥的水化速度。
而且膜層內(nèi)部水分引起的水化反應(yīng)使膜層向內(nèi)增厚,經(jīng)由膜層向外擴(kuò)散的水化物聚集于膜層外側(cè)又使膜層向外增厚,這時(shí)水化反應(yīng)就更慢了。
此時(shí)若給以二次振搗,就可以人為加速膜層破裂,使得外部低濃度的溶液能夠再次進(jìn)入,與尚未水化的水泥核接觸,加速水化反應(yīng)的速度,直到新生成的凝膠體重新修補(bǔ)破裂的膜層為止。
3.3 二次振搗能加強(qiáng)水泥石同粗骨料以及鋼筋間的界面強(qiáng)度
由于自重引起的下沉,使得其下部形成充水區(qū),同時(shí)一部分水分也會(huì)沿著粗骨料的側(cè)面向上運(yùn)動(dòng),使得粗骨料的側(cè)面出現(xiàn)水分上遷的通道,這些通道的存在嚴(yán)重降低了混凝土中漿體與粗骨料同的界面強(qiáng)度,同時(shí),由于混凝土中水分和氣泡的上升,水泥漿體與鋼筋之間也會(huì)出現(xiàn)微小間隙或是薄水膜,造成鋼筋抗拔力的下降。
如果在水泥凝結(jié)前給以二次振搗,就會(huì)使得粗骨料和鋼筋周圍的水膜和微孔被粘稠的漿體所填充,隨著粗骨料和鋼筋周圍水泥顆粒濃度的增加,水泥水化生成的水化硅酸鈣凝膠的數(shù)量也會(huì)增多,水化硅酸鈣凝膠的比表面積很大,表面能很高,大大加強(qiáng)了界面強(qiáng)度。
二次振搗施工工藝雖然有很多的優(yōu)點(diǎn),但是二次振搗法牽涉到的施工因素也很多,特別是二次振搗時(shí)間的確定,如果處理不當(dāng),造成振搗時(shí)間太遲,在水泥漿體硬化后振搗,會(huì)造成無(wú)法愈合的裂縫產(chǎn)生,導(dǎo)致混凝土的水泥石結(jié)構(gòu)破壞,所以采用這種方法時(shí)必須綜合考慮各方面的因素,認(rèn)真試驗(yàn),慎重實(shí)施。
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