姚文飛

（中鐵十六局集團(tuán)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(shù)的應(yīng)用研究

姚文飛

（中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司，河北唐山064000）

近年來，科技進(jìn)步帶動(dòng)了真空脫水技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)設(shè)備和理論分析發(fā)展至新階段。大量工程實(shí)踐表明，真空脫水可以提高混凝土的性能，同時(shí)還可以縮短作業(yè)周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目操作條件、工藝流程的優(yōu)化。為此，當(dāng)下現(xiàn)澆混凝土樓板、路面施工中真空混凝土的應(yīng)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(shù)屬于發(fā)展較快的技術(shù)，借助機(jī)械脫水方法可在成型路面位置進(jìn)行處理，達(dá)到提高道路表面密實(shí)度的目的，還可充分提高混凝土的耐磨性、抗?jié)B效果。結(jié)合混凝土真空處理技術(shù)的應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，并提出主要施工要求。

真空處理技術(shù)；道路施工；混凝土；抗壓強(qiáng)度

1 理論分析

1.1 密實(shí)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(shí)現(xiàn)。

1.1.1 壓差作用力

作為脫水前的動(dòng)力，在真空處理中，借助腔體內(nèi)部壓力差作用，可將游離水及時(shí)排出，避免毛細(xì)管內(nèi)部充水量過高。氣泡一般向低壓力，即真空腔轉(zhuǎn)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(yīng)下降，達(dá)到提高混凝土密實(shí)度的目的。

1.1.2 氣泡擠壓力

考慮真空作用負(fù)壓狀況的影響，真空向混凝土內(nèi)部傳播，內(nèi)部壓力變小，進(jìn)而會(huì)形成動(dòng)態(tài)膨脹過程，受膨脹環(huán)節(jié)作用力的影響，混凝土密實(shí)度會(huì)提高。實(shí)際操作中，上部真空度較大，導(dǎo)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(huán)節(jié)，考慮脫水各個(gè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)象，需要加強(qiáng)水分遷移、局部壓縮等方面的分析。在真空作業(yè)環(huán)節(jié)，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?dāng)D壓作用，降低了縫隙間距、微孔內(nèi)部含水量。為此，毛細(xì)孔的彎液曲率半徑下降，形成了一定的微管內(nèi)部壓力，提升了骨架內(nèi)部的緊密性。

1.2 密實(shí)過程分析

1.2.1 從真空開始至固相顆粒接觸時(shí)為止

在此階段，由于混凝土的流動(dòng)性大，結(jié)構(gòu)黏度f與剪應(yīng)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(xù)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(shù)，脫水量與時(shí)間呈近似直線關(guān)系。此階段的真空脫水持續(xù)時(shí)間雖短，但脫水量大，可達(dá)總脫水量的60%～70%，體積壓縮量可達(dá)總壓縮量的95%，混凝土的密實(shí)度顯著增加。此階段的真空處理有效系數(shù)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(huán)節(jié)中，混凝土內(nèi)部的游離水一般可發(fā)生脫離吸附的狀況，水泥砂漿將會(huì)快速收縮，顆粒內(nèi)部水層厚度降低，引起液相連續(xù)效果變差，f，τ數(shù)值增加，形成弧形曲線，且逐漸趨向于穩(wěn)定數(shù)值，對(duì)應(yīng)混凝土的可壓縮程度下降。在這一環(huán)節(jié)，毛細(xì)管數(shù)量增加、直徑減少，主要借助微管之間的壓力實(shí)現(xiàn)了提高緊密度的目標(biāo)，可處理真空能力下降。

1.2.3 混凝土體積趨于穩(wěn)定化

在真空工藝操作中，當(dāng)相關(guān)作用力已經(jīng)與剪切力達(dá)到平衡時(shí)，混凝土體積趨于穩(wěn)定化。若此時(shí)f數(shù)值增加，吸濾脫水作用力將會(huì)降低。該狀況下的混凝土已經(jīng)不能進(jìn)一步進(jìn)行真空處理。如果強(qiáng)行進(jìn)行真空作業(yè)，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(yīng)用分析

2.1 混凝土路面的抗壓強(qiáng)度對(duì)比

根據(jù)設(shè)計(jì)要求、施工要求進(jìn)行工程項(xiàng)目路面施工，一般需要采用的混凝土表面抗壓能力需要達(dá)到300 MPa。混凝土材料配合比為：水泥∶砂子∶碎石∶水＝1∶1．26∶2．82∶0.414 25.硅酸鹽水泥的使用情況為420 kg/m3。施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫為0～5℃，樣本為標(biāo)準(zhǔn)正方體，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試出的混凝土抗壓強(qiáng)度見表1.結(jié)合表1數(shù)據(jù)可分析得出，真空處理后的混凝土具有更為優(yōu)異的抗壓能力，整體凝固時(shí)間下降。

2.2 傳統(tǒng)混凝土與真空混凝土的性能對(duì)比

施工后，2種混凝土路面宏觀觀測(cè)結(jié)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(yōu)良。原因在于，混凝土脫水環(huán)節(jié)中，可形成3 cm左右的結(jié)構(gòu)層，整體精密度增加，耐磨性和耐久性提高。與傳統(tǒng)混凝土相比，真空混凝土物理性能明顯較好。

從抗?jié)B效果分析，結(jié)合板塊側(cè)面孔隙狀況分析，可得出抗?jié)B和抗凍效果的差異。真空混凝土的空隙一般規(guī)整度較高，表層具有良好的致密層，不會(huì)形成過多孔隙，同時(shí)深度越大，孔隙越多；相比之下，傳統(tǒng)混凝土的孔隙具有凌亂、數(shù)量多、體積大的特點(diǎn)。綜上，與傳統(tǒng)混凝土相比，真空混凝土的孔隙率明顯降低，抗?jié)B性能提高。從抗裂效果分析，結(jié)合道路竣工驗(yàn)收、保修期滿的數(shù)據(jù)分析可得出，混凝土抵抗塑性強(qiáng)度的性能大幅提升，可充分避免后期發(fā)生裂縫等意外問題。

3 混凝土性能特征分析

3.1 塑性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

混凝土體積壓縮、毛細(xì)管收縮壓力作用分析，帶動(dòng)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其數(shù)值一般為0.1～0.2 MPa。這是真空混凝土獨(dú)有的特點(diǎn)，傳統(tǒng)混凝土即使添加輔助試劑也不具備這一特點(diǎn)。真空混凝土的塑性強(qiáng)度對(duì)后期施工速度的提高、模板周轉(zhuǎn)能力的增強(qiáng)具有突出的積極影響。

3.2 抗壓強(qiáng)度

真空混凝土具有高強(qiáng)特點(diǎn)，真空混凝土施工可理解成真空脫水工藝操作下進(jìn)行的水化作業(yè)，但是后期試驗(yàn)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(qiáng)特性，主要原因在于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。真空脫水工藝完成后，密實(shí)作用力會(huì)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(nèi)部固相粒子的填充相對(duì)來說更為關(guān)鍵。加強(qiáng)粒子之間的黏結(jié)作用力，可形成結(jié)晶化水泥產(chǎn)物，與傳統(tǒng)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(qiáng)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(chǎn)生磨損問題。耐磨性主要與表面硬度、強(qiáng)度和水泥黏結(jié)性有關(guān)。上述性能與混凝土表面層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相關(guān)度極高。真空混凝土致密性越強(qiáng)，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(shí)密實(shí)度增加、孔徑變小，毛細(xì)管水量降低，可充分消除集料下端水囊形成現(xiàn)象，提高了界面黏結(jié)效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)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(nèi)部作用力降低，此時(shí)，水分蒸發(fā)導(dǎo)致的混凝土開裂現(xiàn)象一般不會(huì)發(fā)生。一般情況下，真空混凝土塑性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高于0.1 MPa，抵抗開裂的能力較強(qiáng)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，真空混凝土具有良好的抗拉效果，便于后期工藝參數(shù)的有效控制。

4 結(jié)束語

真空混凝土具有結(jié)構(gòu)良好、致密性穩(wěn)定，抗裂、抗凍、耐磨等性能較好，宏觀特征更加穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可在特殊要求的路面施工中廣泛應(yīng)用，具有良好的施工效果，充分提高了交通行業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。

［1］崔英杰.混凝土真空處理技術(shù)在道路施工中的應(yīng)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(shù)的應(yīng)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(shù)的應(yīng)用研究［J］.四川水泥，2015（09）.

〔編輯：劉曉芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.154

2095－6835（2017）18－0154－02