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      科學選用合理的振動參數對提高混凝土構件強度將起到至關重要的作用

      2020-03-04  來自: 安陽振動器有限責任公司 瀏覽次數:93

      隨著我國基礎設施和鐵路、公路建設的快速發展,混凝土的密實程度越來越對建筑工程質量及后期的建設施工和使用,產生著重要影響。在建設施工中,利用機械密實混凝土的工藝方法很多,如擠壓法、振動法、離心法、碾壓法等等,其中以振動密實混凝土的方法最為普遍,應用最廣泛。長期以來,許多建筑設計單位、施工單位和現場操作人員對混凝土凝固過程中的基理及振動參數的選擇不是很清晰,特別是在振動參數對混凝土內在質量的影響方面還很困惑,造成混凝土構件強度標準不一,質量參差不齊。如果振動參數選用不合理,混凝土就會產生離析現象,造成混凝土內部顆粒下沉,嚴重影響混凝土內部構件質量。因此科學選用合理的振動參數,有效提高混凝土的構件強度,是我們建機行業及各施工單位應探討的課題。針對這種情況,安陽振動器有限責任公司通過考證與實踐,對振動理論和混凝土凝固過程進行了深入的研究,并結合大量施工現場的經驗,認為科學選用合理的振動參數對提高混凝土構件強度將起到至關重要的作用。
      1、振動參數對混凝土構件強度的影響
        振動器的振動參數主要包括振動頻率、振幅、激振力及具體施工中的工藝控制和振動時間等,混凝土構件主要由水泥、砂、水、骨料(石子)及鋼筋等組成。混凝土在凝固過程中由于水泥的水化反應,在混凝土構件內部會產生很多氣泡、水氣等,結果就會在混凝土內部及外表形成蜂窩、孔隙等現象,直接造成混凝土構件強度的下降,而振動就是為了消除混凝土內部的氣泡、孔隙,增加混凝土的密實度,如果振動頻率、振幅、激振力和振動時間科學合理,將會有效提高振動效果,克服混凝土內部材料之間的摩擦阻力,使混凝土內部水泥、砂、骨料及鋼筋能有機地結合起來,達到提高混凝土密實度的目的。如果振動參數選用不合理,輕者造成混凝土密實度不高,影響混凝土強度,重者造成混凝土離析現象的發生,混凝土離析就是由于振動參數選用不合理,造成混凝土內部比重大的顆粒受自重影響下沉,比重輕的泥漿上浮到表面形成泌水層,從而嚴重影響混凝土構件的質量,造成混凝土構件強度下降。根據有關理論計算和試驗表明,由于密實度不好產生的空隙,每增加1%的空隙率大約會降低混凝土構件強度5%左右。
      2、混凝土構件的密實過程
        我們來剖析一下混凝土的凝固及密實過程。在振動過程中混凝土內部結構形成過程比較復雜,我們一般把混凝土的密實過程分為兩個階段,即細灰漿階段和粗骨料階段。細灰漿階段基本上與顆粒材料的充填相類似。第二個階段即粗骨料階段,在混凝土凝結前,混凝土中粗骨料的周圍會產生內分層現象,一般分為三個區域。

      區域一稱為充水區域(泌水區域),含水量最大,其蒸發后則形成孔隙,是混凝土中最薄弱的部分,也是混凝土滲水的主要通道和裂縫的發源地。區域二的砂漿則比較正常,一般稱為正常區域。區域三是混凝土中最密實和最強的部位,稱為密實區。由于混凝土的內分層,使混凝土具有各向異性的特征,表現為其沿著澆灌方向的抗拉強度較垂直該方向的低。

        在混凝土內分層的三個區域中,泌水層區域對混凝土影響最大,所以在振動時要根據水泥的品種、用水量、砂率及骨料等情況,選擇合適的振動器及振動參數進行合理振動。只要振動一開始,由于振動脈沖的作用,減少了混凝土內部骨料之間的摩擦阻力,灰漿暫時呈流體化,使混凝土保持原始蜂窩狀的內摩擦急劇降低,混合料成為不穩定性,向低水平面和較為密實的結構流動,粗骨料之間的大空隙已被灰漿所充填,混凝土與懸浮著粗骨料顆粒的液體有點類似,但這時灰漿中仍包含著許多氣泡,通過振動使混合料進一步攪動后使氣泡上升到表面,振動繼續進行直到足夠的氣泡被排出,混凝土密實。
      3、二次振動對混凝土強度的影響
        由于混凝土內各礦物顆粒的相對比重都大于水,如果過分振動則會產生離析現象,造成比重大的顆粒受自重影響下沉形成泌水層,從而影響混凝土構件質量。同樣如果振動力量小,也不能產生足夠的力量消除混凝土內部的摩擦阻力,氣泡得不到有效排除,從而造成混凝土強度下降。只有選用科學合理的振動參數,才能在振動過程中利用有效的機械振動,使混凝土內部水泥、沙、骨料(石子)混合均勻,增加與鋼筋之間的粘合力,消除混凝土砂漿中的氣泡使之密實。

        由于一次振動結束后,混凝土暫時處于一種平衡狀態,但由于混凝土內部水泥的水化過程、水分蒸發析出、混凝土沉陷和凝固收縮等原因,混凝土內部還會存在著一些孔隙、氣泡、裂縫等,影響混凝土與粗骨料、鋼筋的粘聯。

        為有效地消除這種影響,我公司經過大量的試驗并參考國內外相關的技術資料,認為在一次振動結束后應在混凝土初凝前增加一次振動,即混凝土的二次振動,混凝土的二次振動能更好地消除混凝土成形時殘留下來的氣泡、水泥石中的毛細管孔腔和凝膠孔以及水泥石和骨料鋼筋接觸處的孔穴等,二次振動即是在不改變原有材料及配合比的情況下,通過振動改變混凝土的內部結構,使之密實,實際檢驗證實在初凝前二次振動比一次振動能提高混凝土強度30%以上(見參考文獻1)。
      4、科學合理的振動參數選擇在具體施工中的應用
        通過以上的研究分析,我們認為振動在混凝土凝固密實過程中的作用,主要體現在振動頻率、振幅大小和激振力的合理選用上,以及混凝土構件施工中工藝控制及振動時間的把握上。
        

       


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