道路施工中混凝土真空處理技術的應用研究

姚文飛

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北唐山064000）

道路施工中混凝土真空處理技術的應用研究

姚文飛

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北唐山064000）

近年來，科技進步帶動了真空脫水技術的發展，相關設備和理論分析發展至新階段。大量工程實踐表明，真空脫水可以提高混凝土的性能，同時還可以縮短作業周期，實現對工程項目操作條件、工藝流程的優化。為此，當下現澆混凝土樓板、路面施工中真空混凝土的應用日趨廣泛，并取得了良好的使用效果。在道路施工中，混凝土真空處理技術屬于發展較快的技術，借助機械脫水方法可在成型路面位置進行處理，達到提高道路表面密實度的目的，還可充分提高混凝土的耐磨性、抗滲效果。結合混凝土真空處理技術的應用狀況進行分析，并提出主要施工要求。

真空處理技術；道路施工；混凝土；抗壓強度

1 理論分析

1.1 密實作用力探討

從理論上分析，真空脫水主要借助三大作用力來實現。

1.1.1 壓差作用力

作為脫水前的動力，在真空處理中，借助腔體內部壓力差作用，可將游離水及時排出，避免毛細管內部充水量過高。氣泡一般向低壓力，即真空腔轉移，從而得到顆粒緊密度較好的混凝土，集料表面的水膜面積減小，孔縫直徑相應下降，達到提高混凝土密實度的目的。

1.1.2 氣泡擠壓力

考慮真空作用負壓狀況的影響，真空向混凝土內部傳播，內部壓力變小，進而會形成動態膨脹過程，受膨脹環節作用力的影響，混凝土密實度會提高。實際操作中，上部真空度較大，導致上部擠壓作用力相比下部更大。

1.1.3 微管收縮壓力

在真空脫水環節，考慮脫水各個環節的現象，需要加強水分遷移、局部壓縮等方面的分析。在真空作業環節，考慮水泥漿、固體物料的鏈接效果，容易形成微骨架的形式，引起真空脫水擠壓作用，降低了縫隙間距、微孔內部含水量。為此，毛細孔的彎液曲率半徑下降，形成了一定的微管內部壓力，提升了骨架內部的緊密性。

1.2 密實過程分析

1.2.1 從真空開始至固相顆粒接觸時為止

在此階段，由于混凝土的流動性大，結構黏度f與剪應力τ都較小，整體的可壓縮性較大，因此在擠壓作用下，混凝土固相骨架被迅速壓縮，集料間距迅速減小，游離水被連續擠壓排出。在固相顆粒接觸之間，f與τ值的變化均不大，因此脫水速度近似為一常數，脫水量與時間呈近似直線關系。此階段的真空脫水持續時間雖短，但脫水量大，可達總脫水量的60%～70%，體積壓縮量可達總壓縮量的95%，混凝土的密實度顯著增加。此階段的真空處理有效系數K（混凝土體積壓縮量/脫水量）接近于1.

1.2.2 混凝土中固相至全部緊密排列期間

該環節中，混凝土內部的游離水一般可發生脫離吸附的狀況，水泥砂漿將會快速收縮，顆粒內部水層厚度降低，引起液相連續效果變差，f，τ數值增加，形成弧形曲線，且逐漸趨向于穩定數值，對應混凝土的可壓縮程度下降。在這一環節，毛細管數量增加、直徑減少，主要借助微管之間的壓力實現了提高緊密度的目標，可處理真空能力下降。

1.2.3 混凝土體積趨于穩定化

在真空工藝操作中，當相關作用力已經與剪切力達到平衡時，混凝土體積趨于穩定化。若此時f數值增加，吸濾脫水作用力將會降低。該狀況下的混凝土已經不能進一步進行真空處理。如果強行進行真空作業，外界作用力可能降低混凝土性能，使其整體物理性能下降，危害度不容忽視。

2 混凝土真空處理應用分析

2.1 混凝土路面的抗壓強度對比

根據設計要求、施工要求進行工程項目路面施工，一般需要采用的混凝土表面抗壓能力需要達到300 MPa?；炷敛牧吓浜媳葹椋核唷蒙白印盟槭盟?∶1．26∶2．82∶0.414 25.硅酸鹽水泥的使用情況為420 kg/m3。施工現場氣溫為0～5℃，樣本為標準正方體，實驗室測試出的混凝土抗壓強度見表1.結合表1數據可分析得出，真空處理后的混凝土具有更為優異的抗壓能力，整體凝固時間下降。

2.2 傳統混凝土與真空混凝土的性能對比

施工后，2種混凝土路面宏觀觀測結果無明顯差異，但是從切面分析可得出，真空混凝土的路面耐磨效果更加優良。原因在于，混凝土脫水環節中，可形成3 cm左右的結構層，整體精密度增加，耐磨性和耐久性提高。與傳統混凝土相比，真空混凝土物理性能明顯較好。

從抗滲效果分析，結合板塊側面孔隙狀況分析，可得出抗滲和抗凍效果的差異。真空混凝土的空隙一般規整度較高，表層具有良好的致密層，不會形成過多孔隙，同時深度越大，孔隙越多；相比之下，傳統混凝土的孔隙具有凌亂、數量多、體積大的特點。綜上，與傳統混凝土相比，真空混凝土的孔隙率明顯降低，抗滲性能提高。從抗裂效果分析，結合道路竣工驗收、保修期滿的數據分析可得出，混凝土抵抗塑性強度的性能大幅提升，可充分避免后期發生裂縫等意外問題。

3 混凝土性能特征分析

3.1 塑性結構強度

混凝土體積壓縮、毛細管收縮壓力作用分析，帶動真空混凝土的性能提高，使其具有類似固體之間連接作用的性能，即塑性結構強度，其數值一般為0.1～0.2 MPa。這是真空混凝土獨有的特點，傳統混凝土即使添加輔助試劑也不具備這一特點。真空混凝土的塑性強度對后期施工速度的提高、模板周轉能力的增強具有突出的積極影響。

3.2 抗壓強度

真空混凝土具有高強特點，真空混凝土施工可理解成真空脫水工藝操作下進行的水化作業，但是后期試驗分析表明，1 d齡期的真空水泥砂漿的水化程度僅比普通水泥砂漿提高了1.04%，從中可看出，混凝土之所以具有高強特性，主要原因在于其內部結構特征。真空脫水工藝完成后，密實作用力會引起塑性狀況下新攪拌混凝土顆粒間的壓縮程度增加。為此，真空混凝土內部固相粒子的填充相對來說更為關鍵。加強粒子之間的黏結作用力，可形成結晶化水泥產物，與傳統混凝土相比，用量更少。因此，在水化程度一致的情況下，真空混凝土的強度更高。

3.3 耐磨效果

混凝土路面一般具有良好的耐磨效果，考慮路面受到車輛撞擊、摩擦作用，容易產生磨損問題。耐磨性主要與表面硬度、強度和水泥黏結性有關。上述性能與混凝土表面層的結構特點相關度極高。真空混凝土致密性越強，耐磨性越好。

3.4 抗凍性

真空脫水作用下，混凝土孔隙率降低，同時密實度增加、孔徑變小，毛細管水量降低，可充分消除集料下端水囊形成現象，提高了界面黏結效果，進而實現了降低混凝土受凍引起的膨脹危害，提高了混凝土抗破壞能力，抗凍性能與普通混凝土相比大幅提高。

3.5 抗裂性

真空脫水作用下，混凝土內部作用力降低，此時，水分蒸發導致的混凝土開裂現象一般不會發生。一般情況下，真空混凝土塑性結構強度高于0.1 MPa，抵抗開裂的能力較強。實踐經驗表明，真空混凝土具有良好的抗拉效果，便于后期工藝參數的有效控制。

4 結束語

真空混凝土具有結構良好、致密性穩定，抗裂、抗凍、耐磨等性能較好，宏觀特征更加穩定等優點，可在特殊要求的路面施工中廣泛應用，具有良好的施工效果，充分提高了交通行業發展的穩定性。

［1］崔英杰.混凝土真空處理技術在道路施工中的應用［J］.黑龍江交通科技，2016（08）.

［2］劉真奇.探析道路橋梁工程施工中混凝土施工技術的應用［J］.江西建材，2014（24）.

［3］謝愛蘭.道路橋梁工程施工中混凝土施工技術的應用研究［J］.四川水泥，2015（09）.

〔編輯：劉曉芳〕

U414

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.154

2095－6835（2017）18－0154－02