（中国水利水电第七工程局有限公司 四川 成都 611730）
【摘 要】高性能混凝土在高速铁路工程中广泛使用，以满足主体结构的使用寿命要求。本文通过研究振捣工艺与高性能混凝土的强度性能间的相互联系，结合高频振捣器在高速铁路隧道下锚段施工中的应用经验，论证了振捣工艺对混凝土强度高性能化的重要性。
【关键词】高性能混凝土；强度性能；附着式振捣器；振捣参数
【中图分类号】TU528 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2016）24-0213-02
1.引言
混凝土是集料和水泥浆的混合物。水泥浆由水泥、矿物掺合料、化学外加剂与水组成，当水泥浆发生化学反应并凝结硬化后，把骨料（包括砂、石等材料）粘结成坚如磐石的材料称之为混凝土。
高性能混凝土是有着特殊性能和和易性要求的混凝土。当混凝土的某些特性是为某一特定的用途和环境而制定时，这就是高性能混凝土。如：易于浇筑、易于振捣，早强、持久的力学性能，抗冻性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性，恶劣环境下的耐久性等。由此，在解决普通混凝土各种性能的背景下，高性能混凝土产生了。实现普通混凝土往高性能混凝土优化的技术途径是多样的。可以降低水泥、矿物掺合料的数量，优化级配，掺加高效减水剂，降低水胶比，减少混凝土的泌水和离析，提高混凝土的流动性、密度、体积稳定性，优化施工振捣工艺，避免施工缺陷，提高混凝土密实性等措施来提高混凝土性能。本文通过高性能混凝土在铁路隧道下锚段二衬施工中的实践应用，从振捣工艺角度对高性能混凝土的强度性能的影响加以论述。
2.混凝土强度高性能化的振捣工艺
2.1 振捣器及关参数的选择
铁路隧道下锚段二次衬砌为钢筋混凝土结构，衬砌厚度为45～50cm，采用插入式振捣器振捣，工作空间狭小，施工不便，经常出现漏振现象，容易造成结构质量缺陷。因此，采用附着式振捣器，更具操控优势。振捣器工作时通过电机转子产生振动力，以正弦波的形式通过轴承基座及台车模板传递给混凝土，强迫混凝土中的颗粒产生振动，从而提高混凝土的流动性，使混凝土密实成型。
混凝土拌合物是一种具有塑性、弹性、粘性的多相分散体系，具有一定的触变性。从混凝土结构形成过程来看，混凝土浇筑之后，粗骨料因比重大，要往下沉，而水的比重小，要往上浮，水分在上升过程中，碰到粗骨料时，积存在粗骨料的下表面，形成水囊，在水泥石中形成毛细管通路，生成连通毛细管。混凝土中，存在着连通的毛细孔，界面孔隙，以及水囊，极大的降低了混凝土结构的抗压强度、抗渗性及耐久性。根据多孔脆性晶体材料强度与孔隙率关系式：
根据公式⑥可知，振捣器的振幅、振动频率决定了最大振动加速度。对常规流动性混凝土，当加速度快到0.5g时，混凝土开始密实，加速度在0.5g～4g区间时密实度呈直线上升。但当加速度超过4g后，密实效果则不再提高了，因此，振捣器加速度宜保持在0.5g～4g之间，在此取值范围内为进一步提高混凝土振捣效果，必须对振捣频率和振幅进行优化选择。
振动波破坏新拌混凝土中的气泡时，振动波的频率与所破坏的气泡直径有关。从相关试验研究数据得到了振动频率与其能破坏的气泡直径的关系为：
—距离振源x处的振幅，单位：mm；
x—振源处振幅，单位：mm；
—阻尼系数，（0.01，,0.06）
e—自然对数底
由已经得出的振幅最佳取值范围0.5mm～0.9mm，结合公式⑧可知，当固有振幅值从0.9mm衰减至0.5mm时距离振源为1.7m。因此从理论计算角度看，振捣器的设置距离宜小于3.4m，但在工程实际应用中振捣器的设计间距应结合混凝土振捣时间试验确定。
2.2.2 振捣工艺的实际应用
西成客专郑家沟隧道下锚段长16m，二次衬砌材料为C35高性能混凝土，模板台车由专业模板制造厂定做，台车按隧道内轮廓尺寸加大50mm设计，台车长度为4.2m。台车上布置转速12000r/min的高频附着式振捣器，采用梅花型布置，振捣器与模板采用螺栓连接。在二次衬砌的前两模混凝土施工中，对振捣器的安装位置，振捣参数进行了试验、调整。
第一模混凝土施工，根据台车生产厂家建议，振捣器环向按3.5m间距设置，纵向按2m间距设置，振捣时间不超过25s，混凝土分层对称浇筑，分层振捣，混凝土浇筑高度高出振捣器约1m时，打开同一高度振捣器振动相同的时间。在最新的混凝土结构施工规范中的振捣时间没有给出具体限定，本次混凝土浇筑振捣器环向设置间距大于理论计算的3.4m，振捣时间选择了最大值25s。混凝土拆模后观察结构表面，振捣器安装位置附近区域混凝土表面局部出现鱼鳞纹（过振），而环向相邻两排振捣器中间位置则出现了小面积麻面（欠振）。施工单位在缺陷处各取了一组芯样，发现振捣器安装位置附近混凝土芯样靠模板侧有轻微离析现象，而相邻两排振捣器之间混凝土芯样有少量气泡，芯样28d抗压强度分别为42.3Mpa、41.2Mpa。经过总结分析得出如下结论：
（1）相邻两排振捣器间距过大，导致振幅衰减过大，满足不了混凝土达到密实状态的最小振幅值。
（2）振捣时间过长，过振导致骨料离析。
第二模混凝土施工，对振捣器间距及混凝土振捣时间均做了相应调整。振捣器环向按3m间距设置，纵向按2m间距设置，振捣时间缩短为20s。拆模后混凝土表面平整光滑，无气泡、麻面现象。随机取芯，芯样混凝土密实完整，做28d抗压强度试验，强度为：45.5 Mpa，较第一模混凝土质量明显提高。
3.结语
混凝土强度高性能化的关键是降低结构孔隙率，捣固技术的优化对降低孔隙率起到了至关重要的作用。通过实践经验表明，高频振捣器的高频率微振幅优势，在铁路隧道高性能混凝土捣固中发挥了不可替代的作用。振捣参数的设置应根据工程实际情况，将理论研究和施工经验紧密结合，确定最佳参数。
参考文献
[1]冯乃谦.高性能混凝土与超高性能混凝土技术［M］．北京：中国建筑工业出版社，2015.
[2]赵国堂，李化建.《高速铁路高性能混凝土应用管理技术》［M］北京：中国铁道出版社2011.
[3]TB10753-2010，高速铁路隧道工程施工质量验收标准［S］．北京：中国铁道出版社，2010.
[4]TB1024-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准［S］．北京：中国铁道出版社，2010.
[5]铁建设[2010]241号，铁路混凝土工程施工技术指南［S］．北京：中国铁道出版社，2010.
作者简介：程坤（1982-），男，四川省成都市人，民族：汉，职称：工程师，学历：大学本科，从事专业：铁路工程施工。单位：中国水利水电第七工程局有限公司。
蔡文川（1989-），男，甘肃省张掖市人，民族：汉，职称：助理工程师，学历：本科。从事专业：铁路工程施工。单位：中国水利水电第七工程局有限公司。
论文作者:程坤,蔡文川
论文发表刊物:《建筑知识》2016年24期
论文发表时间:2017/6/13
标签：混凝土论文; 振幅论文; 密实论文; 间距论文; 高性能混凝土论文; 骨料论文; 隧道论文; 《建筑知识》2016年24期论文;