張海銘

（銀川三建集團有限公司， 寧夏 銀川 750000）

0 引言

振動攪拌技術(shù)是混凝土制作工藝中一項重要工序，同時也是混凝土最新制作技術(shù)之一，主要是通過振動器攪拌裝置對混凝土進行攪拌。由于該項技術(shù)目前在國內(nèi)混凝土制作實踐應(yīng)用中尚未廣泛推廣使用，并且實踐操作經(jīng)驗有限，對于該項技術(shù)對混凝土力學性能的影響尚未得知，為此提出振動攪拌對混凝土力學性能的影響研究。

1 資料與方法

1.1 實驗對象

試驗以制作的長方體混凝土試件為實驗對象，試件的數(shù)量為100個，以振動攪拌的方式制作長方體混凝土試件50個，設(shè)定為觀察組；以普通攪拌方式制作長方體混凝土試件50個，設(shè)定為對照組。每組試件各50個，兩組試件除攪拌方式不同以外，其余制作材料、配合比設(shè)計以及養(yǎng)護方式均相同。

1.2 實驗方法設(shè)計

本文主要討論振動攪拌對混凝土力學性能的影響，設(shè)定振動攪拌和普通攪拌方式以及混凝土試件基體強度為研究因素，以混凝土試件基體強度作為主要考察對象。比較混凝土在普通攪拌和振動攪拌情況下，混凝土試件在7d、14d、21d、28d、35d、42d、56d時抗壓強度值，最后根據(jù)抗壓強度值分析振動攪拌對混凝土力學性能的影響。

1.3 實驗材料及儀器

實驗材料主要為混凝土混合料，主要為水泥和粗細骨料等原材料。

實驗中水泥采用的是四川雙馬水泥股份有限公司生產(chǎn)的GY36.1級普通硫鋁酸鹽水泥，水泥材料符合《GY36.1級普通硫鋁酸鹽水泥》（HB3614-2010）的規(guī)定，其初凝時間、終凝時間、燒失量、抗壓強度以及安定性等基本性能都符合檢驗標準，具體如下表所示。

表1 實驗水泥材料基本性能指標

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粗骨料選用的是外表比較堅硬且易于獲取的碎石，粗骨料粒徑大小為4.5 mm-17.5mm，其吸水率為0.345%，孔隙率為36.48%，壓碎指標為4.65%，密度值為2654 kg/m3,經(jīng)檢驗各方面指標均達到標準。實驗中使用的細骨料選用的是混凝土配級良好的細砂，經(jīng)檢驗各方面指標均符合標準[1]。用于攪拌混凝土的水采用的是普通自來水，而減水劑材料采用的是聚羧酸減水劑，其減水效率大于28%，此外實驗中使用的粉煤灰材料采用的是優(yōu)質(zhì)一級粉煤灰。

實驗中使用的設(shè)備儀器主要包括振動攪拌機、壓力機以及彈性模量測量儀。振動攪拌機是混凝土制作的主要設(shè)備，根據(jù)混凝土振動攪拌需求，選取了許昌德通振動攪拌技術(shù)有限公司生產(chǎn)的BSHJD-S4D/SDS4E5型號側(cè)臥式振動攪拌機，該振動攪拌機振動強度可以到達1.86G，振動功率為5.5kw，攪拌功率為1.56kw，機身容積為75L，整體尺寸為2000mm×2000mm×1500mm。壓力機采用的是南京長平電子有限公司生產(chǎn)的HIG-D574型號恒壓壓力機，該壓力機主要用于測量混凝土試件抗壓強度[2]。實驗中使用的彈性模量測定儀主要是用于測量混凝土試件彈性模量力學性能數(shù)值，根據(jù)要求采用的是BGUUD-558型彈性模量測定儀。

1.4 實驗過程

首先按照混凝土常規(guī)配比準備制作材料，其配比為水泥9.2kg、水5.5kg、粗骨料39.45kg、細骨15.46kg、粉煤灰3.16kg、減水劑0.34kg，將準備好的材料按照上述配比將其倒入BSHJD-S4D/SDS4E5型號側(cè)臥式振動攪拌機中進行振動攪拌，根據(jù)《混凝土振動攪拌技術(shù)規(guī)范》GB265145-2010規(guī)定，混凝土混合料振動攪拌時間不宜過長，也不宜過短，振動攪拌時間過短無法達到混凝土試件的均勻性；而如果振動攪拌時間過長則會增加混凝土制作材料的離析程度，而且還會增加BSHJD-S4D/SDS4E5型號側(cè)臥式振動攪拌機能耗，不符合振動攪拌技術(shù)規(guī)范[3]。因此根據(jù)振動攪拌技術(shù)要求，先對其進行干拌振動4.5min，然后再對其進行濕拌振動1.5min。運用普通攪拌技術(shù)對對照組混凝土試件進行制作，普通攪拌技術(shù)不是本文研究重點，因此在此不做過多解釋。振動攪拌完成之后，將BSHJD-S4D/SDS4E5型號側(cè)臥式振動攪拌機中混合料倒入模具中，并且將模具放到振動臺上打開振動，在10℃-25℃條件下使磨具中混合料凝固[4]。待完全凝固后對其進行脫模，并且加以養(yǎng)護，用于后續(xù)實驗。

然后將制作好的兩組混凝土試件進行強度測試，其中包括劈裂抗拉強度、抗折強度以及抗壓強度。將制作好的兩組試件中心軸線位置繪制出劈裂位置，利用壓力機對其進行測試，在相同荷載條件下記錄兩組混凝土試件的損壞荷載以及劈裂面積，根據(jù)這兩組數(shù)值計算出混凝土試件的劈裂抗拉強度，其計算公式如下：

公式（1）中， f表示混凝土試件劈裂抗拉強度； k表示混凝土試件損壞荷載； e為混凝土試件劈裂面積。再利用壓力機向混凝土試件施加均勻且連續(xù)的荷載，記錄混凝土試件破壞荷載值以及斷裂深度，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)計算出混凝土試件的抗折強度，其計算公式如下：

公式（2）中， g表示混凝土試件的抗折強度； d表示混凝土試件破壞荷載值； a表示混凝土試件斷裂深度[5]。最后利用BGUUD-558型彈性模量測定儀測定混凝土試件彈性模量，根據(jù)測量到的混凝土試件彈性模量等數(shù)據(jù)，計算出兩組試件的抗壓強度。

2 實驗結(jié)果分析

按照以上過程分別測試混凝土試件在7d、14d、21d、28d、35d、42d、56d時劈裂抗拉強度、抗折強度以及抗壓強度，記錄測試數(shù)據(jù)用于振動攪拌對混凝土力學性能的影響分析，實驗結(jié)果如下表所示。

表2 兩組試件強度測試值

從上表中數(shù)據(jù)可以看出，振動攪拌制作而成的混凝土隨著時間的增加，劈裂抗拉強度、抗折強度以及抗壓強度等力學性能指標都在不斷地增加，且均高于普通攪拌制作的混凝土。并且根據(jù)各項指標的檢驗標準，振動攪拌制作的混凝土力學性能各個指標均符合標準，且力學性能有所提升，這說明振動攪拌對混凝土力學性能具有一定的影響，能夠起到提高混凝土力學性能的作用。

3 實驗結(jié)果討論

從上文實驗結(jié)果可以得出振動攪拌對混凝土力學能力具有一定的影響，可以有效提高混凝土力學性能。這是因為在混凝土制作過程中，通過不斷的振動攪拌可以改變混凝土的每部結(jié)構(gòu)，令混凝土混合料攪拌的更加均勻和充分，使混凝土每部結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，減少各個配料之間的縫隙，從而降低混凝土的孔隙率，進而提高混凝土力學性能。此外，由于混凝土本身屬于一種碳纖維結(jié)構(gòu)，在對其澆筑和攪拌制作時，碳纖維結(jié)構(gòu)會受到自身的局限性使結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)團現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生很容易影響到混凝土增韌作用，從而使混凝土增韌作用受到限制。

在其制作過程增加了振動攪拌，使混凝土制作材料始終處于振動狀態(tài)，增加各種制作原料之間的摩擦力，并且減小混凝土制作原料的粘聚力，從而增加混凝土制作原料在灌內(nèi)的流動性，在這種狀態(tài)下不利于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)團現(xiàn)象，進而也就不會限制到混凝土混合料的增韌作用，制作出來的混凝土韌性更強。綜上所述，振動攪拌對于混凝土制作來說具有良性影響作用，在外力的振動作用影響下，破壞了混凝土混合料之間的孔隙，同時也增強了混凝土材料的均勻性，有效避免出現(xiàn)混凝土內(nèi)部結(jié)團現(xiàn)象的發(fā)生，從而增強了混凝土的力學性能，在混凝土制作方面具有良好的推廣意義，以此完成了振動攪拌對混凝土力學性能的影響研究。

4 結(jié)束語

振動攪拌作為混凝土制作工藝的一種新理念、新方法以及新技術(shù)，已經(jīng)被逐漸應(yīng)用到混凝土制作中，本文基于振動攪拌技術(shù)平臺，對比振動攪拌與普通攪拌技術(shù)工藝下混凝土的力學性能，分析出振動攪拌對混凝土力學性能具有良好影響，可以提高混凝土力學性能。此次研究對振動攪拌在混凝土制作中廣泛應(yīng)用起到了良好的推廣作用，同時也對混凝土實際加工生產(chǎn)具有一定的現(xiàn)實意義。由于此次研究時間有限，對于具體的影響機理沒有詳細的分析和探究，并且在實驗準備和設(shè)計上不夠充分，因此研究內(nèi)容方面可能存在一些不足，今后將會在以下兩個方面開展研究，第一是混凝土振動攪拌技術(shù)設(shè)計及實踐，第二是振動攪拌對混凝土力學性能影響機理，從這兩個方面開展深入研究，促進混凝土制作工藝不斷發(fā)展和優(yōu)化。