浅析混凝土二次振捣的最佳开展时间

李良，陈政

摘要：在混凝土配制过程中，使用不同类型的外加剂会使混凝土凝结时间发生变化，这种变化会使二次振捣的最佳开展时间产生偏移。选取两种在混凝土配制过程中应用较为广泛的外加剂（聚羧酸高性能减水剂标准型与缓凝型），分析其对混凝土二次振捣最佳开展时间选取的影响，找出混凝土二次振捣的最佳开展时间的规律。

关键词：高性能减水剂、标准型、缓凝型、二次振捣、最佳进行时间。

一、引言

混凝土在浇筑入模、振捣成型的过程中处于液化状态，具备流动性。在其后静置的过程中因材料自身重量的差异，粗骨料会在重力的作用下慢慢下沉，造成混凝土上下分层，下部结构粗骨料分布较为密集，在粗骨料的下方，含水量较大，称为充水区（含气泡），其水分蒸发后形成孔穴，引起混凝土强度及耐久性能的降低。而混凝土二次振捣，即在完成混凝土振捣浇筑后的特定时间段内，对混凝土再次进行振捣，使混凝土内部尚未成型的水泥浆体再次流动，填充水分蒸发留下的孔穴，提高混凝土整体密实度，从而提升混凝土的强度及耐久性能。所以选取正确的二次振捣时间，确保在进行二次振捣时，水泥浆未完全凝结，仍具备流动性是二次振捣的重中之重。本文重点研究在试验室内，使用不同种类高性能减水剂（标准型与缓凝型）使混凝土凝结时间发生变化后，进行二次振捣最佳时间的变化情况，为二次振捣在现场施工应用建立理论基础。

二、试验方案

2.1 混凝土原材料

水泥采用铜川药王山生态水泥有限公司生产的P·O42.5水泥。粉煤灰采用韩城大唐盛龙科技实业有限责任公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰。细骨料采用稷山县聚隆矿产品有限公司生产的细度模数为2.8的中砂（河砂）。粗骨料采用稷山县聚隆矿产品有限公司生产的5mm～31.5mm连续级配。外加剂选用山西格瑞特建筑科技股份有限公司生产的掺量、减水率基本相同的两种聚羧酸高性能减水剂（标准型与缓凝型）。拌合水采用自来水。上述材料性能均满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2018中第6.2条的各项要求。

2.2 混凝土配合比

考虑现场施工应用情况，选取C30、C40、C50这三个混凝土强度等级作为配合比强度设计目标，选取混凝土坍落度设计范围200±20mm，依据《混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011进行配合比设计，每个强度等级配合比分别掺聚羧酸高性能减水剂（标准型）与聚羧酸高性能减水剂（缓凝型），并测定其凝结时间，配合比设计完成后采用150mm×150mm×150mm标准试模成型试件，并按龄期进行标准养护后进行抗压强度试验，其强度均满足设计强度。配合比见表1。

配合比编号	强度等级	水泥/kg	粉煤灰/kg	细骨料/kg	粗骨料/kg	水/kg	减水剂（标准型）/kg	减水剂（缓凝型）/kg	水胶比	初凝时间/min	终凝时间/min
1	C30	322	80	788	1044	162	4.02	/	0.40	395	585
2	C30	322	80	788	1044	162	/	4.02	0.40	665	790
3	C40	337	84	768	1060	157	4.21	/	0.37	390	590
4	C40	337	84	768	1060	157	/	4.21	0.37	660	780
5	C50	406	72	705	1103	149	4.78	/	0.31	405	585
6	C50	406	72	705	1103	149	/	4.78	0.31	670	775

表1 混凝土配合比

2.3 二次振捣实施

依据上述配合比的凝结时间测定情况，对掺聚羧酸高性能减水剂（标准型）的混凝土，采取90min间隔进行二次振捣，即在混凝土入模振捣成型后第90min（1.5h）、180min（3h）、270min（4.5h）、360min（6h）、450min（7.5h）、540min（9h）、630min（10.5h）分别进行二次振捣。对掺聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）的混凝土，采取120min间隔进行二次振捣，即在混凝土入模振捣成型后第120min（2h）、240min（4h）、360min（6h）、480min（8h）、600min（10h）、720min（12h）、840min（14h）分别进行二次振捣。

制作150mm×150mm×150mm标准试件，混凝土入模成型初次振捣过程应满足《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB 50081-2019要求：振捣应持续到表面出浆且无明显气泡溢出为止，不得过振（第4.3.3条），初次振捣时长选取15s。二次振捣时长，结合施工现场情况，选取60s。初次振捣、二次振捣均在混凝土试验用振动台上进行。不同配合比混凝土分别制作3天、7天、28天龄期试件，在标准养护室养护到期后，进行混凝土立方体抗压强度试验。

三、试验结果数据分析

3.1 C30混凝土

对各龄期标准养护试件进行抗压强度试验，其强度变化情况为：对掺聚羧酸高性能减水剂（标准型）混凝土，二次振捣对混凝土强度的提升在1.5h与6h处出现两个峰值，其中6h处强度提升最大，相比于基准混凝土，强度提升约6.9%；对掺聚羧酸高性能减水剂（混凝土）混凝土，二次振捣对混凝土强度的提升在2h与10h处出现两个峰值，其中10h处强度提升最大，相比于基准混凝土，强度提升约6.0%。数据统计见表2，数据分析曲线见图1、图2。

强度等级	掺外加剂种类	进行二次振捣时间	龄期（d）	抗压强度（MPa）	龄期（d）	抗压强度（MPa）	龄期（d）	抗压强度（MPa）
C30	聚羧酸高性能减水剂（标准型）	基准	3	21.2	7	29.6	28	37.3
		1.5h		22.1		30.2		38.1
		3h		21.4		29.5		37.6
		4.5h		21.6		30.8		38.3
		6h		22.6		31.4		39.9
		7.5h		22.0		29.9		37.0
		9h		21.8		29.1		36.8
		10.5h		21.6		29.0		37.2
	聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）	基准	3	23.6	7	30.4	28	38.1
		2h		24.1		31.0		39.1
		4h		23.7		30.0		38.2
		6h		23.1		30.4		37.6
		8h		24.0		30.7		38.9
		10h		24.9		32.0		40.4
		12h		23.8		30.8		38.1
		14h		23.5		30.3		37.6

表2 C30混凝土抗压强度

 

图1 C30掺高性能减水剂（标准型）       图2 C30掺高性能减水剂（缓凝型）

3.2 C40混凝土

对各龄期标准养护试件进行抗压强度试验，其强度变化情况为：对掺聚羧酸高性能减水剂（标准型）混凝土，二次振捣对混凝土强度的提升在1.5h与6h处出现两个峰值，其中6h处强度提升最大，相比于基准混凝土，强度提升约6.4%；对掺聚羧酸高性能减水剂（混凝土）混凝土，二次振捣对混凝土强度的提升在2h与10h处出现两个峰值，其中10h处强度提升最大，相比于基准混凝土，强度提升约5.9%。数据统计见表3，数据分析曲线见图3、图4。

强度等级	掺外加剂种类	进行二次振捣时间	龄期（d）	抗压强度（MPa）	龄期（d）	抗压强度（MPa）	龄期（d）	抗压强度（MPa）
C40	聚羧酸高性能减水剂（标准型）	基准	3	26.3	7	34.5	28	48.2
		1.5h		26.7		35.7		50.2
		3h		26.4		34.1		49.1
		4.5h		26.9		35.0		49.6
		6h		27.5		36.6		51.3
		7.5h		26.4		35.2		49.9
		9h		26.0		34.7		48.3
		10.5h		26.4		34.2		48.6
	聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）	基准	3	27.6	7	35.2	28	49.1
		2h		28.0		36.3		50.2
		4h		28.1		35.0		48.9
		6h		27.8		35.2		49.6
		8h		28.5		36.0		50.5
		10h		29.0		37.1		52.0
		12h		28.0		35.8		49.9
		14h		27.5		35.0		49.4

表3 C40混凝土抗压强度

 

图3 C40掺高性能减水剂（标准型）         图4 C40掺高性能减水剂（缓凝型）

3.3 C50混凝土

对各龄期标准养护试件进行抗压强度试验，其强度变化情况为：对掺聚羧酸高性能减水剂（标准型）混凝土，二次振捣对混凝土强度的提升在1.5h与6h处出现两个峰值，其中6h处强度提升最大，相比于基准混凝土，强度提升约4.9%；对掺聚羧酸高性能减水剂（混凝土）混凝土，二次振捣对混凝土强度的提升在2h与10h处出现两个峰值，其中10h处强度提升最大，相比于基准混凝土，强度提升约4.8%。数据统计见表4，数据分析曲线见图5、图6。

强度等级	掺外加剂种类	进行二次振捣时间	龄期（d）	抗压强度（MPa）	龄期（d）	抗压强度（MPa）	龄期（d）	抗压强度（MPa）
C50	聚羧酸高性能减水剂（标准型）	基准	3	30.3	7	43.7	28	59.0
		1.5h		30.8		44.3		60.3
		3h		30.5		43.6		58.5
		4.5h		30.8		44.5		59.7
		6h		31.6		45.4		61.9
		7.5h		31.0		44.1		60.6
		9h		30.2		43.8		59.1
		10.5h		30.0		43.6		58.8
	聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）	基准	3	31.7	7	42.8	28	58.4
		2h		32.6		43.7		59.9
		4h		31.3		42.9		58.7
		6h		32.2		42.6		58.4
		8h		32.4		43.4		59.8
		10h		33.1		44.8		61.2
		12h		31.5		42.9		59.3
		14h		31.5		42.3		58.7

表4 C50混凝土抗压强度

 

图5 C50掺高性能减水剂（标准型）         图6 C50掺高性能减水剂（缓凝型）

四、结论

综合以上试验室采集的混凝土抗压强度数据进行分析，可以得出以下几点结论：

1、在混凝土初凝后进行二次振捣，对混凝土强度几乎无提升，甚至二次振捣会破坏混凝土内部结构，导致强度降低。

2、在混凝土初凝前1h～3h内进行二次振捣，混凝土强度提升幅度最大，是为最佳二次振捣时间。

3、在混凝土完成初次振捣后1h～3h时间内，进行二次振捣，混凝土强度会有一定幅度的提升，但没有初凝前1h～3h内进行二次振捣强度提升幅度大，但仍具有一定的利用价值，可用于某些特殊施工情况。

混凝土凝结时间改变，会导致最佳二次振捣时间改变，但这种改变对混凝土二次振捣后强度的提升幅度影响不大。所以精准的确定混凝土初凝时间是二次振捣能否成功实施的最关键因素。

参考文献

[1]混凝土配合比设计程:JGJ55-2011[s].北京:建筑工业出版社,2011.

[2]铁路混凝土工程施工质量验收标准:TB10424-2018[s].北京:铁道出版社,2019.

[3] 混凝土物理力学性能试验方法标准:GB50081-2019[s].北京:中国建筑工业出版社,2019.

[4]魏志新.浅析混凝土二次振捣机理及作用［J］.水电与新能源,2012:44-46.