摘要：如何在施工過程中提高混凝土的性能一直是工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，其中混凝土二次振搗施工工藝便是一種簡(jiǎn)單高效的方法。本文介紹混凝土二次振搗的施工方法，并對(duì)二次振搗的機(jī)理進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：混凝土二次振搗 混凝土強(qiáng)度 初凝時(shí)間
1 引言
混凝土材料的特殊性，決定了其性能在很大程度上要受到施工方法的影響，如何在施工時(shí)保證并盡可能的提高混凝土的各項(xiàng)性能，一直是土建工程領(lǐng)域的一個(gè)重大課題。
在各種旨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。混凝士的二次振搗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，值得大家給予關(guān)注。
2 混凝土二次振搗簡(jiǎn)介
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。其實(shí)在工程施工中，也都間接或直接的進(jìn)行過混凝土二次振搗，例如鋼筋混凝土柱的施工時(shí)，當(dāng)在澆筑完的下層混凝土斷面進(jìn)行上部澆筑時(shí)，使用插入式振動(dòng)器，依*重力插入下層，振動(dòng)器的振動(dòng)就會(huì)對(duì)下層混凝土進(jìn)行二次振搗，或振動(dòng)器的振動(dòng)影響到下部構(gòu)件的鋼筋，而鋼筋的振動(dòng)就會(huì)對(duì)下層混凝土進(jìn)行二次振搗。
混凝土二次振搗在工程中的應(yīng)用歷史可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)混凝土船的制作，人們那時(shí)就發(fā)現(xiàn)混凝土經(jīng)過二次振搗，不僅提高了強(qiáng)度，還可以使水平鋼筋的混凝土裂縫消失，并降低了混凝土的滲水性。
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l5 ％左右。
3 混凝土二次振搗方法
3.1 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)間間隔過短，則效果不明顯；如果時(shí)間間隔過長(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1～4 h左右進(jìn)行較佳，尤其是在混凝土初凝前1 h進(jìn)行效果最理想。但由于混凝土的凝結(jié)時(shí)間要受到水泥品種、配合比、坍落度、氣溫、施工方法以及外加劑等因素的影響，所以具體的時(shí)間還要根據(jù)施工的實(shí)際情況加以選擇。
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（特別是初凝前l(fā) h的時(shí)間）。根據(jù)的施工經(jīng)驗(yàn)，以混凝土坍落度達(dá)到30～50 mm時(shí)作為進(jìn)行混凝土二次振搗的時(shí)間，效果較好。此時(shí)，將運(yùn)行著的振動(dòng)棒以其自重插入混凝土中進(jìn)行振搗，混凝土仍可恢復(fù)塑性，當(dāng)振動(dòng)棒小心地拔出后，混凝土能自行閉合，而不會(huì)留下孔穴。
3.2 根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)選擇不同的振搗方法
混凝土的二次振搗要取得較好的效果，還要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同采取不同的振搗方法：
?。?）對(duì)于T、I型預(yù)制梁，可在腹板位置間距20 cm用插入式振搗器振搗，翼板則使用附著式（平面）振搗器振搗。
?。?）對(duì)厚度不超過20 cm的預(yù)制平板，用附著式振搗器振搗，厚度超過20 cm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l h，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。
另外，無(wú)論采用哪種振搗方式，二次振搗的幅度要輕于一次振搗。使用插入式振搗器振搗，以混凝土停止泛漿，沒有明顯下沉為止，然后緩慢拔出振搗器；使用附著式振搗器振搗時(shí)，沿混凝土表面縱橫方向振搗一遍即可。
3.3 二次振搗的注意事項(xiàng)
二次振搗的關(guān)鍵是振搗時(shí)機(jī)的選擇，雖然可以在施工前借助多種手段測(cè)定混凝土的凝結(jié)時(shí)間，但由于測(cè)試時(shí)間、試驗(yàn)室環(huán)境溫度與施工時(shí)間及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度有較大差異，因此混凝土的凝結(jié)時(shí)間也會(huì)有差異，所以施工時(shí)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，重新確定混凝土進(jìn)行二次振搗的時(shí)間。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)可以根據(jù)以下因素結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)二次振搗時(shí)間加以調(diào)整。
?。?）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。
?。?）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。
?。?）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。振搗時(shí)要盡量減少構(gòu)件表面荷載，避免破壞構(gòu)件整體性，還要盡量避免碰撞鋼筋、模板和預(yù)埋件。
4 混凝土二次振搗的機(jī)理分析
4.1 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
在澆筑混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，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（實(shí)際上是水泥）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，習(xí)慣稱之為混凝土的外分層。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。粗骨料上部區(qū)域的密實(shí)度最大的，側(cè)面區(qū)域的密實(shí)度中等（正常區(qū)），下部區(qū)域的密實(shí)度則最?。ǔ渌畢^(qū)），內(nèi)分層的出現(xiàn)進(jìn)一步的加劇了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻。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，隨著時(shí)間增長(zhǎng)水分蒸發(fā)后，就會(huì)成為空穴，嚴(yán)重降低了混凝土的強(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，進(jìn)而使得這個(gè)充水區(qū)被水泥漿體所填塞，而且二次振搗時(shí)的混凝土已接近凝結(jié)，混凝土拌和物內(nèi)存在大量晶體和膠凝物，粘滯阻力及抗剪強(qiáng)度較大，骨料和水分相對(duì)運(yùn)動(dòng)的程度很小，加之很快即凝結(jié)，凝結(jié)后的混凝土就會(huì)達(dá)到一種比較理想的狀態(tài)。
這就增大了混凝土的密實(shí)度及整體的均勻性，通常二次振搗后的混凝土的密實(shí)度可提高l ％～3 ％，混凝土的強(qiáng)度也相應(yīng)得到提高。
4.2 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?？梢娙绻m時(shí)進(jìn)行二次振搗，就能提高水泥的水化速度以及水化程度，對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度與后期強(qiáng)度都有很大的幫助。
4.3 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
接常規(guī)工藝澆筑振搗的混凝土，在隨后的靜停時(shí)間內(nèi)，就粗骨料而言，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。另一方面，由于界面處水泥顆粒濃度的增加，也降低了強(qiáng)度較弱的六方板狀的晶粒氫氧化鈣的生成數(shù)量，這也同樣增加了界面間的強(qiáng)度。
5 結(jié)語(yǔ)
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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