顧 凱 楊 宇 耿彬彬 張 勇

（1.江蘇南水科技有限公司；2.廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院）（3.江蘇南水科技有限公司；4.水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所）

1 混凝土的特點(diǎn)

普通混凝土一般指以水泥為主要膠凝材料，與水、砂、石子，必要時(shí)摻入化學(xué)外加劑和礦物摻合料，按適當(dāng)比例配合，經(jīng)過(guò)均勻攪拌、密實(shí)成型及養(yǎng)護(hù)硬化而成的人造石材?；炷林饕?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)階段與狀態(tài)：凝結(jié)硬化前的塑性狀態(tài)，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的堅(jiān)硬狀態(tài)，即硬化混凝土或混凝土。

當(dāng)前隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，混凝土施工技術(shù)日新月異。混凝土灌注樁具有承載力高、沉降量小、施工速度快、施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橋梁工程、高層建筑等各種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工程中。灌注樁屬于隱蔽工程，施工過(guò)程無(wú)法對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，更為關(guān)鍵的是灌注樁混凝土無(wú)法振搗，這就要求混凝土在澆筑前必須具有良好的工作性，澆筑灌注樁混凝土?xí)r，為保證整體工程的進(jìn)度和連續(xù)性，其他工程可能會(huì)在混凝土凝結(jié)硬化的早期不間斷施工，因此灌注樁周圍會(huì)不可避免地存在施工振動(dòng)（例如強(qiáng)夯施工、爆破開山等），這些施工振動(dòng)勢(shì)必會(huì)對(duì)擾動(dòng)初凝階段混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一些不可彌合的微裂紋，從而影響混凝土的強(qiáng)度。這些裂紋不僅直接影響建筑裝飾的美觀，而且影響飾面的耐久性和使用壽命。

對(duì)混凝土進(jìn)行貫入阻力測(cè)試，根據(jù)貫入阻力與時(shí)間的關(guān)系，采用繪圖擬合方法得到不同齡期所對(duì)應(yīng)的混凝土貫入阻力，并因此劃分貫入阻力區(qū)段。在不同貫入阻力區(qū)段對(duì)混凝土施加擾動(dòng)，分析受擾混凝土 1d、3d、7d、28d齡期的抗壓、抗折強(qiáng)度與受擾時(shí)段的關(guān)系，找出混凝土受擾敏感期。通過(guò)改變擾動(dòng)參數(shù)（振動(dòng)的振幅、頻率、持續(xù)時(shí)間）和混凝土強(qiáng)度等級(jí)，對(duì)處于受擾敏感期內(nèi)的混凝土施加擾動(dòng)?；谑軘_混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，得到影響混凝土性能的臨界擾動(dòng)能量。應(yīng)用超聲波技術(shù)測(cè)試混凝土受擾前后聲學(xué)參數(shù)的變化，以混凝土損傷度表征其損傷劣化程度，建立受擾混凝土材料損傷演化方程。

2 混凝土擾動(dòng)損傷機(jī)理

2.1 擾動(dòng)對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響

在凝結(jié)初期，骨料與膠凝材料之間的鏈接鍵尚未形成，處于分離狀態(tài)，混凝土在塑性階段。振動(dòng)可以使粗細(xì)骨料、膠凝材料充分結(jié)合，使其在后期凝結(jié)硬化過(guò)程中各個(gè)界面充分結(jié)合，從而提高了其抗折強(qiáng)度。

在凝結(jié)中期，擾動(dòng)使得混凝土 28d的抗折強(qiáng)度明顯降低?；炷猎谪炄胱枇_(dá)到7.4MPa時(shí)對(duì)其進(jìn)行擾動(dòng)，其28d的抗折強(qiáng)度最低。在貫入阻力在3.5MPa到7.4MPa時(shí)對(duì)其施加擾動(dòng)，混凝土的抗折強(qiáng)度降低較大，當(dāng)貫入阻力在7.4MPa到終凝時(shí)對(duì)其施加擾動(dòng)，混凝土的抗折強(qiáng)度降低較少。其原因跟骨料與膠凝材料的粘結(jié)程度有很大關(guān)系，在初凝后，材料之間的連接鍵已經(jīng)形成，混凝土開始失去塑性，振動(dòng)會(huì)使剛剛形成的連接鍵受擾而分離，由于塑性剛剛開始消失，所以在40min的擾動(dòng)后，其凝結(jié)可以繼續(xù)并不受太大影響，所以此時(shí)段受擾的時(shí)間抗折強(qiáng)度損失較小。隨著凝結(jié)硬化的進(jìn)行，隨后振動(dòng)的時(shí)間由于連接鍵形成的越來(lái)越多，導(dǎo)致振動(dòng)時(shí)破壞的也越大。數(shù)據(jù)表明，在凝結(jié)中期后段進(jìn)行纖維混凝土的振動(dòng)，由于其連接鍵的形成，塑性的損失達(dá)到一定階段，所以進(jìn)行振動(dòng)對(duì)纖維混凝土抗折強(qiáng)度的影響逐漸減小，在終凝后對(duì)混凝土進(jìn)行擾動(dòng)已不影響28d的抗折強(qiáng)度。

2.2 擾動(dòng)對(duì)混凝土內(nèi)部缺陷的影響

在凝結(jié)初期，混凝土的內(nèi)部缺陷較小，其處于塑性階段，連接鍵形成較少，40min的振動(dòng)使骨料、膠凝材料之間的連接鍵被破壞，但停止振動(dòng)后混凝土還在塑性期或剛剛失去塑性，其后還可以重新形成。振動(dòng)會(huì)使骨料之間分離從而產(chǎn)生缺陷。

在凝結(jié)中期，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)，其7d和28d損傷度均有提高，在凝結(jié)中期前段對(duì)其進(jìn)行擾動(dòng)，7d和28d的損傷度遞增較大，當(dāng)在貫入阻力達(dá)到15.29MPa時(shí)，7d和 28d的其損傷度到達(dá)最大。這是因?yàn)榇藭r(shí)段材料之間的連接作用較小，且停止振動(dòng)后連接作用形成也越來(lái)越難，所以受擾的影響愈加增大。在貫入阻力達(dá)到15.29MPa以后對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)，由于塑性即將結(jié)束，脆性漸漸表現(xiàn)出來(lái)，其骨料、膠凝材料之間的粘結(jié)作用較大，所以受振動(dòng)的影響也越來(lái)越小。終凝時(shí)對(duì)其振動(dòng)已無(wú)明顯影響。

7d的混凝土抗折強(qiáng)度要高于28d的抗折強(qiáng)度，因?yàn)樵?d后混凝土繼續(xù)硬化，從而提高了抗折強(qiáng)度。

3 結(jié)論與展望

擾動(dòng)對(duì)于混凝土的影響是不可忽略的，在實(shí)際應(yīng)用中有著重大的意義。

1、在凝結(jié)中期對(duì)混凝土進(jìn)行擾動(dòng)，其抗折強(qiáng)度較未振試件低大約21%。在凝結(jié)中期的各個(gè)時(shí)段進(jìn)行振動(dòng)，在凝結(jié)中期對(duì)其在各個(gè)時(shí)間段進(jìn)行擾動(dòng)，其抗折強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間段先增加，后減少，終凝時(shí)的擾動(dòng)對(duì)混凝土的影響已很小。而在凝結(jié)前期直到初凝，擾動(dòng)使混凝土的抗折強(qiáng)度有較大提高。

2、在凝結(jié)前期階段對(duì)混凝土進(jìn)行擾動(dòng)，其內(nèi)部損傷、缺陷相對(duì)不大，損傷率較小。在凝結(jié)中期，損傷率先增加，后降低，在終凝后擾動(dòng)對(duì)其造成的損傷率很小。