早期振動對混凝土耐久性影響試驗研究*

宋儒霖，趙 悟，王東恒，楊澤文，陳 陽

（長安大學道路施工技術與裝備教育部重點實驗室，陜西 西安 710064）

0 引言

水泥混凝土在早期凝結硬化過程中，內部會有復雜的物理和化學反應，并且混凝土本身在早期處于流態，各項物理化學性能易受外界環境的影響。 混凝土在澆筑成型過程中進行振搗、擠壓等使混凝土充滿模型，同時排除內部多余的水分、 參雜的空氣以及形成的孔洞來對混凝土進行密實，以此提高混凝土質量[1-2]。 成型后，再次振動會對混凝土內部材料的均勻性、粘聚性產生影響，進一步會影響混凝土后期的耐久性能。

前人對混凝土的抗壓強度、 抗折強度已經做了大量試驗研究，結論幾乎都是統一的，早期振動（包括攪拌過程中的振動）有利于混凝土強度的提高，并且在工作性方面振動攪拌比普通強制攪拌更有優勢。 但耐久性也是評價混凝土好壞的一項重要指標，工程實際中對混凝土的各種性能要求也越來越高，比如：抗凍融性、耐久性、抗侵蝕性和抗滲性等。 這些性能很大一部分都屬于耐久性的范疇[3]。 因此，本文從二次振動對新澆筑混凝土耐久性能方面入手進行試驗研究。 目的是為了找到早期振動對混凝土耐久性能影響的變化規律，為工程實際提供依據。

1 原材料、儀器設備和方案

1.1 原材料

試驗中采用的水泥為P·042.5（低堿）硅酸鹽水泥，性能指標如表1 所示；細骨料為武功縣金鐵砂石廠的天然中砂，含泥量2.2%，細度模數2.6；粗骨料公稱粒徑為5mm～10mm、10mm～20mm、16mm～31.5mm 連續級配的粗骨料，含水率0.62%；外加減水劑為BTC-106 型聚羧酸，含固率15%，減水率35%；塌落度設計為120mm。

表1 水泥性能指標Table 1 Cement performance index

1.2 儀器設備

采用DT60ZBW 型試驗用雙臥軸振動攪拌機，混凝土標準振動臺，北京三信偉業科技有限公司生產的SX-RCM氯離子滲透性測定儀（又名氯離子擴散系數測定儀），標準養護室為恒溫20±2℃，試驗儀器如圖1 所示。

圖1 試驗儀器Fig.1 test instrument

1.3 試驗內容和方法

混凝土的工作性 (坍落度)、 凝結時間等按照GB／T50080-2016 《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》測試[4]，力學性能(抗壓強度和抗折強度)等按照GB／T 50081-2016《普通混凝土力學性能試驗方法標準》測試[5]。

1)試件成型。 制作 φ100mm × 50mm 的 C50 混凝土試塊，采用DT60ZBW 型試驗用雙臥軸振動攪拌機拌合，振動臺振動成型，混凝土拌合物流動性滿足設計要求，粘聚性、保水性良好。

2)二次振動。 第一組試塊振動成型后，放入養護室等待拆模養護；第二組試件120min 以后進行第二次振動（從加水攪拌開始計時）；第三組試件在150min 后振動，后面幾組試件間隔相同時間做二次振動（如表2 所示），振動時間統一為30s。

3) 試件養護。 在混凝土標準養護室養護，24h 后脫模并浸沒于水槽中；養護至規定齡期后進行試塊真空保水，并清潔試塊表面，養護齡期設計為兩組，一組28d，一組56d。

2 早期振動混凝土抗氯離子滲透特性

2.1 早期振動混凝土擴散系數結果

每個齡期的混凝土試塊均為三塊，抗氯離子滲透性能的測定結果采用三個試塊的算數平均數。 如表2 所示。

表2 早期振動抗氯離子滲透性能Table 2 Resistance of early vibration to chloride penetration

2.2 早期振動混凝土擴散系數變化特性

從圖2 中可以看出，早期振動的混凝土28d 擴散系數相較56d 變化比較大。兩種齡期都是在210min 左右（初凝時間之前）振動效果比較好，其中，28d 抗氯離子滲透性能提高了26%，56d 抗氯離子滲透性能提高了29.3%，終凝時期以后進行振動的混凝土擴散系數基本都沒有大變化，初凝到終凝時間段內數據變化較大，擴散系數有較大增加，28d 抗氯離子滲透性能降低了21.7%，56d 抗氯離子滲透性能提高了30.1%。

圖2 早期振動對混凝土影響試驗結果Fig.2 The influence of early vibration on concrete test results

3 結論

1）當振動發生在正在初凝的混凝土時，對混凝土起到了早期振動的良好作用，提高了混凝土的抗滲能力，同時可以一定程度地消除混凝土內部有害孔隙結構；當振動發生在初凝至終凝時間段時，在混凝土內部會形成較大孔隙并破壞原有的結構對混凝土造成永久性破壞；對于已經凝固成型的混凝土，則振動作用不會產生不良影響。

2） 適時對混凝土進行早期振動可以提高混凝土的抗滲性，需要特別注意的是，不同種類水泥初凝時間不同，要事先做貫入阻力試驗確定二次振動的最佳時間，并要求塌落度具有一定流態，干硬性混凝土滿足不了振動要求。

3）早期振動能一定程度的彌補離析的混凝土，使離析的混凝土性能有所提升。 經過早期振動作用的離析混凝土可以進一步的利用，避免了資源的浪費。

本研究對彈性模量、變形量與振動參數等方面需要進一步試驗研究，同時還要結合工程實際，進一步研究振動作用對混凝土性能的影響。