在各種只在提高混凝土性能的施工措施中,二次振搗對提高混凝土的強度,節約水泥用量,改善混凝土的抗滲性、耐久性以及裂縫控制都有積極的意義。混凝土的二次振搗在一些水泥制品廠的應用實踐證明,混凝土二次振搗工藝不僅應用較為簡便,而且對于提高混凝土質量、降低工程成本等都有很大的實際意義。
一、混凝土二次振搗
混凝土的二次振搗,其實是指在混凝土澆筑后的適當時間,重新對混凝土進行振搗。
混凝土的二次振搗有很多優點,不僅可以提高混凝土的強度,或在保證強度的前提下節約水泥的用量,而且可以增加混凝土的密實度,提高防滲性,消除混凝土由于沉陷產生的裂紋和細縫。據有關實驗表明,二次振搗,可使鋼筋握裹力增加1/3,28d強度增加10%~15%,在保持強度不變的前提下節約水泥用量15%左右。
二、混凝土二次振搗方法
2.1選擇正確的二次振搗時間是關鍵
混凝土二次振搗能否取得預期效果的關鍵是確定合理的振搗時間。如果距離初次振搗時間間隔過短,則效果不明顯;如果時間間隔過長,特別是在混凝土初凝后,超出了重塑時間范圍,則會破壞混凝土結構,影響混凝土質量。
大量實踐表明,混凝土的二次振搗時間應在混凝土初凝前1~4h左右進行較佳,尤其是在混凝土初凝前1h進行效果最理想。
在確定混凝土初凝時間時,考慮到一般施工工地不可能配備混凝土貫入阻力儀,可以要求試驗室在測定混凝土凝結時間時,同時測定混凝土的坍落度,以坍落度值間接判定混凝土初凝時間。
2.2根據不同的結構選擇不同的振搗方法
(1)對于T、I型預制梁,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)對厚度不超過500px的預制平板,用附著式振搗器振搗,厚度超過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,應在柱和墻澆筑完畢后停歇lh,使其獲得初步沉實,再繼續澆筑。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
(1)氣溫:混凝土的凝結時間與氣溫變化密切相關,氣溫升高則凝結變快,二次振搗的時間就應提前,反之就要推后。另外,還應注意晝夜溫差,對振搗時間適時調整。
(2)水泥品種:摻有混合材料的水泥一般較純熟料水泥凝結時間長,例如礦渣酸鹽水泥較普通硅酸鹽水泥凝結時間長。
(3)混凝土強度等級:在其它條件相同的前提下,強度等級高的混凝土凝結時間短。
(4)坍落度:一般情況,凝結時間隨坍落度增加而有一定的延長。但是在高溫季節,混凝土的凝結時間受坍落度的影響很小。
(5)水灰比:二次振搗對小水灰比的混凝土增強效果好,對水灰比大的混凝土增強效果較差。
三、混凝土二次振搗的機理分析
3.1二次振搗對混凝土拌和物密實度以及整體均勻性的提高
混凝土在振搗作用下會趨于液化,具有一定的流動性,在振搗成型及其隨后的靜停過程中,很少能實現相對穩定的狀態,粗骨料在自重作用下仍有下沉,水分和氣泡上升,這種物理現象會一直持續到混凝土失去塑性(初凝之前止),其結果會造成粗細顆粒上下分布不均勻的現象。粗大顆粒在混凝土凝結前的下沉,就使得下部的密實度大于上部。
所以混凝土的下部強度總是大于上部。而且隨著外分層的發展,還會出現內分層,即粗骨料周圍區域密實度發展不均勻。外分層與內分層的共同特點都是在骨料的下部形成充水區,充水區中也含有一部分氣體,隨著水分蒸發后,就會成為空穴,降低混凝土的強度。間隔一定時間進行的二次振搗,可以使本來已經接近凝結的混凝土經振搗液化,重新恢復塑性,將由于內分層被封閉在粗骨料下部的水囊內的水和氣泡釋放出來,進而使得這個充水區被水泥漿體所填塞。
3.2二次振搗能加速水泥顆粒的水化
混凝土拌和時,水泥顆粒表面的礦物成份就會立即與水發生反應,生成相應的水化產物,水化產物很快溶解于水,水泥顆粒又暴露出新的表面再與水反應生成水化產物,這個過程反復進行,就使得水泥顆粒被層層剝落,直至顆粒完全與水發生反應水化就結束了。
但是,在整個水化期間的水化速度不是均勻的。開始階段水化速度快,水化產物的生成速度要大于其溶解擴散速度,這樣很快就會使水泥顆粒周圍的溶液達到飽和或過飽和狀態,進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的滲透以及內部水分向外的擴散,減緩了水泥的水化速度。
而且膜層內部水分引起的水化反應使膜層向內增厚,經由膜層向外擴散的水化物聚集于膜層外側又使膜層向外增厚,這時水化反應就更慢了。
此時若給以二次振搗,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入,與尚未水化的水泥核接觸,加速水化反應的速度,直到新生成的凝膠體重新修補破裂的膜層為止。
3.3二次振搗能加強水泥石同粗骨料以及鋼筋間的界面強度
由于自重引起的下沉,使得其下部形成充水區,同時一部分水分也會沿著粗骨料的側面向上運動,使得粗骨料的側面出現水分上遷的通道,這些通道的存在嚴重降低了混凝土中漿體與粗骨料同的界面強度,同時,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出現微小間隙或是薄水膜,造成鋼筋抗拔力的下降。
如果在水泥凝結前給以二次振搗,就會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量也會增多,水化硅酸鈣凝膠的比表面積很大,表面能很高,大大加強了界面強度。
二次振搗施工工藝雖然有很多的優點,但是二次振搗法牽涉到的施工因素也很多,特別是二次振搗時間的確定,如果處理不當,造成振搗時間太遲,在水泥漿體硬化后振搗,會造成無法愈合的裂縫產生,導致混凝土的水泥石結構破壞,所以采用這種方法時必須綜合考慮各方面的因素,認真試驗,慎重實施。
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