佟大鵬

（黑龍江大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150080）

0 引言

我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域?qū)嵙Σ粩嗉訌?，各類型混凝土已廣泛應(yīng)用于各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。長期以來，對混凝土的評價主要體現(xiàn)在強度和施工速度兩方面，而對強度和速度背后的支撐指標(biāo)卻不夠重視，尤其是其內(nèi)部構(gòu)造等指標(biāo)。這主要是因為內(nèi)部構(gòu)造所帶來的不利影響，如滲漏、強度不足、縫隙等是施工過程中所形成的，只能在事后進(jìn)行檢測，而在施工過程中卻很難加以控制。究其原因，是施工過程不規(guī)范，更主要的是現(xiàn)場檢測的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。施工現(xiàn)場試件多采用人工拌和或振搗棒密實成型；而在實驗室中多采用振動臺密實成型。就混凝土的各項性能指標(biāo)分析來看，不同成型方式的受力形式不同，其檢測出來的指標(biāo)必然有著較大的差別，在工程中人工振搗的混凝土，其相關(guān)性能指標(biāo)大多達(dá)不到實驗室成型混凝土的指標(biāo)。本文研究不同成型方式對混凝土強度的影響，為工程實際提出有效的參考。

1 原材料與配合比設(shè)計

本次實驗以某在建小區(qū)內(nèi)道路修建為實驗基礎(chǔ)，按照《公路土工實驗規(guī)程》（JTG3430-2020）、《普通混凝土拌合物性能實驗方法》（GB／T50080-2016）和《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2018）的基本要求作為參照，采用不同成型方式制作統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的混凝土拌合物，按規(guī)范要求將混凝土坍落度確定為180mm、90mm、20mm三個標(biāo)準(zhǔn)，分別采用模仿實驗室的振動臺振搗、模仿施工現(xiàn)場的人工拌和以及模仿大體積混凝土施工的插入振搗三種方式振搗成型，然后對比7d和28d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護時間下的混凝土強度，分析其強度的差值及形成原因。

1.1 實驗配合比確定

首先進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計?；炷潦怯伤?、水、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑組成的。根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55-2011），確定混凝土的水灰比為0.5，砂率0.3，水泥300kg，水180kg，粗骨料1100kg，細(xì)骨料700kg，結(jié)合施工現(xiàn)場的特點，分別摻加了2.5%、2.0%、1.5%比例的減水劑作為外加劑。混凝土采用標(biāo)準(zhǔn)的C30混凝土。

1.2 實驗步驟

混凝土的拌合選用攪拌機進(jìn)行，注意拌合量不大于攪拌機容量的80%。首先在拌合前，與設(shè)計混凝土拌和比的砂漿用相同的拌合物進(jìn)行預(yù)拌，使攪拌機內(nèi)壁掛漿，然后依次加入粗骨料、細(xì)骨料、水泥和水等原料，攪拌2～3min；然后加入加水稀釋的減水劑溶液，再攪拌2min。將拌合物分三層裝入標(biāo)準(zhǔn)的坍落度筒（頂面直徑100mm、底面直徑200mm、高300mm），每裝入一層，用振搗棒垂直振搗25次，然后用刀具將拌合物沿刀面抹平，將坍落度筒徐徐提起，當(dāng)不再繼續(xù)坍落時量取坍落度。

1.3 振搗制度

將符合坍落度要求的混凝土拌合物裝入模具中，在自由堆積狀態(tài)下與模具表面齊平，開始準(zhǔn)備測得混凝土的強度?；炷猎谶M(jìn)行振搗時，結(jié)合工程實際，采用人工普通攪拌和振動機械攪拌兩種攪拌形式。振搗時長是將振搗棒完全插入試件后的持續(xù)振搗時間，持續(xù)振搗30s。

振搗完成后，將試件放入蒸汽養(yǎng)護室至初凝7d、終凝28d，取出后進(jìn)行抗壓強度的實驗。實驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 混凝土實驗數(shù)據(jù)

2 不同成型方式對抗壓強度的影響

按照《普通混凝土長期性能和耐久性能實驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50082-2009）設(shè)計混凝土拌合物的攪拌方式，實驗采用振動與不振動兩組不同拌和強度，選擇180mm、90mm、20mm坍落度，選擇振動臺、振搗棒、人工拌和三種拌和方式，在分別進(jìn)行7d和28d的蒸氣養(yǎng)護后，對拌合物進(jìn)行抗壓強度實驗，并分析實驗數(shù)據(jù)。

2.1 不同成型方式的抗壓強度實驗

2.1.1 養(yǎng)護7d的實驗結(jié)果

混凝土試件在養(yǎng)護7d后，拌合物表面達(dá)到初凝，處于較密實的塑性狀態(tài)，振動作用力能使細(xì)骨料更好地填充孔隙，使拌合物更加密實，同時水泥的水化反應(yīng)在不斷生成，外加劑也在不斷進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使混凝土拌合物的強度不斷提高。對比實驗數(shù)據(jù)看出：有振動強度組的抗壓強度要高于無振動強度組。坍落度為180mm的數(shù)據(jù)組，振動臺組的抗壓強度最高，而人工拌和和振搗棒組抗壓強度差別不大。坍落度為90mm的數(shù)據(jù)組，同樣振動臺組抗壓強度最大，振動狀態(tài)下振動臺組和振搗棒組差別不大，明顯高于人工拌和組，在無振動狀態(tài)下各抗壓強度差別明顯，但在振動狀態(tài)下三組數(shù)據(jù)抗壓強度相接近，振動狀態(tài)下抗壓強度較非振動狀態(tài)提升明顯。坍落度為20mm的數(shù)據(jù)組，振動臺抗壓強度最大，振搗棒組抗壓強度也高于人工拌和，振動狀態(tài)下較非振動狀態(tài)強度差值最大，甚至超過80%。

2.1.2 養(yǎng)護28d的實驗結(jié)果

混凝土在養(yǎng)護28d后，水泥與水生成化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)結(jié)束，外加劑化學(xué)反應(yīng)已完成，此時水泥已完全包裹住粗骨料，骨料之間的縫隙被細(xì)骨料所填滿，混凝土拌合物各項強度指標(biāo)已基本成型。坍落度為180mm的數(shù)據(jù)中，振動臺組的抗壓強度最高，且各組間振動與非振動組的強度與7d養(yǎng)護的差值基本保持一致。振搗棒組的抗壓強度略高于人工拌和。坍落度為90mm組的數(shù)據(jù)中，振動臺組強度增值高于其他兩組，且較7d養(yǎng)護抗壓強度增幅明顯。振搗棒和人工拌和的抗壓強度增幅穩(wěn)定，且振搗棒組抗壓強度略高于人工拌和。坍落度為20mm組的數(shù)據(jù)中，抗壓強度均增幅近30%，且此時各組間抗壓強度的差值又恢復(fù)到相接近的狀態(tài)，沒有出現(xiàn)90mm組那樣振動臺過高的現(xiàn)象。

2.1.3 實驗數(shù)據(jù)分析

本次實驗采用振動臺、人工拌和、振搗棒三種成型方式，對應(yīng)混凝土拌合物養(yǎng)護周期為7d和28d，然后對拌合物進(jìn)行抗壓實驗，針對抗壓強度的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析得到以下結(jié)論：

（1）對于不同振動強度的實驗結(jié)果可得出，振動下拌合物的抗壓強度明顯高于非振動的拌合物。這主要是振動使流態(tài)拌合物中的骨料保持振動，從而避免了粗骨料發(fā)生離析的現(xiàn)象，使拌合物始終保持密實的狀態(tài)。而對于無振幅組，其拌合后靜置時間內(nèi)骨料下沉，拌合物中產(chǎn)生縫隙，發(fā)生離析現(xiàn)象，從而降低了拌合物的各項強度指標(biāo)。因為模板尺寸限制，離析現(xiàn)象不明顯，如果是大體積試塊，離析現(xiàn)象會更加明顯。

（2）對于不同坍落度組的試件，就實驗數(shù)據(jù)來看，7d養(yǎng)護時，振動臺振動時坍落度20mm時抗壓強度最大，坍落度80mm時抗壓強度最??；而振搗棒拌和時三組抗壓強度相接近；人工拌和時無振動狀態(tài)下坍落度180mm和20mm組抗壓強度相接近且略高，而振動狀態(tài)下是振動臺組抗壓強度最高。在28d養(yǎng)護時，振動臺無振動時20mm組抗壓強度最大，80mm組抗壓強度最小，而振動時180mm組和20mm組相接近且強度最高；振搗棒組中無振動下20mm組抗壓強度最高，振動情況下180mm組和20mm組相接近；人工拌和組無振動下20mm組抗壓強度最大，振動下20mm抗壓強度最大。

分析得出：在模板范圍內(nèi)，不同坍落度的區(qū)別在于拌合用水的區(qū)別，坍落度越大的拌合物流動性越大，所以VB值越大，而坍落度越小的拌合物骨料越多，其成型時間越短，骨料性能也就越快發(fā)揮作用。所以從實驗數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)高、低兩個坍落度值有時會高于中間80mm坍落度的情況。

（3）對比不同的成型方式，振動臺的抗壓強度是最大的，當(dāng)無振幅時拌合物的抗壓強度明顯高于其他兩種形式，而在有振幅時則差值不明顯；而對于振搗棒拌和，則有無振幅的拌合物抗壓強度差值不明顯；對于人工拌和，無振幅時抗壓強度差值不大，而有振幅時坍落度為180mm和20mm時抗壓強度最大。

而同樣受力的試件中，由于振搗棒在模板邊角位置存在作用力外角的作用，在邊角存在振動力盲區(qū)，邊角有不均勻的情況，所以抗壓強度會低于振動臺。而人工拌和同樣存在受力不均的情況，且不及振搗棒有足夠的振幅，所以拌和過程中更加的不均勻，就出現(xiàn)了無振幅時抗壓強度與振搗棒相接近，有振幅時抗壓強度低于振搗棒的情況，但在高、低坍落度時同樣受流動性、骨料密實度等因素影響。

2.2 不同成型方式對混凝土抗壓強度的影響分析

根據(jù)實驗分析，得出不同成型方式對混凝土拌合物的抗壓強度的影響，所以在日常工程中，規(guī)范或?qū)嶒炛械贸龅臄?shù)據(jù)同現(xiàn)實工程中的數(shù)據(jù)還是有差別的。在無振動拌和時拌合物是自然成型的，試件內(nèi)部的水泥沒有完全包裹住粗骨料，使拌合物中內(nèi)部孔隙中的氣泡不能及時排出，所以成型后密實度有限，抗壓強度也隨之受限。而在振動攪拌作用下，振動臺受力均勻，在不同坍落度的情況下抗壓強度變化不大，可見內(nèi)部作用力均勻穩(wěn)定。而振搗棒和人工拌和時，7d養(yǎng)護后強度差值不大，而28d養(yǎng)護后的抗壓強度明顯低于振動臺的拌和，可見其內(nèi)部有明顯的未受力位置，致使骨料間存在縫隙，形成不夠密實的區(qū)域，按振搗棒作用力范圍和人工拌和的受力特點來看，受力不均的位置應(yīng)該在模板外側(cè)，試件邊緣的位置。或者說拌合物中骨料間呈非固定的運動軌跡[1-4]。

3 結(jié)束語

通過本次實驗得出結(jié)論：工程實際中采用的人工拌和和振搗棒振搗在試件外側(cè)存在著作用力不均的情況，所以其工程強度必然受到影響。而振動臺由于是均勻振動，使作用力能均勻地作用到模板邊緣，所以試件強度偏高。所以在日常工程實際中，應(yīng)注意不同成型方式對混凝土拌合物強度的影響，應(yīng)加強模板內(nèi)側(cè)的振搗強度和頻率，減小和實驗室振動臺數(shù)據(jù)的差值。

本次實驗還受其他因素影響，如振幅頻率、振動時間以及其他的偶然因素。在日常的工程實踐中，應(yīng)加強對實際混凝土工程邊緣位置的振搗強度，減小離析現(xiàn)象的發(fā)生，同時加強施工的規(guī)范性，必要時應(yīng)提升施工標(biāo)準(zhǔn)，避免對工程產(chǎn)生不利影響。