道路施工中混凝土真空处理技术的应用研究

2017-11-30姚文飞

科技与创新 2017年18期

关键词：作用力真空路面

姚文飞

（中铁十六局集团第五工程有限公司，河北唐山064000）

道路施工中混凝土真空处理技术的应用研究

姚文飞

（中铁十六局集团第五工程有限公司，河北唐山064000）

近年来，科技进步带动了真空脱水技术的发展，相关设备和理论分析发展至新阶段。大量工程实践表明，真空脱水可以提高混凝土的性能，同时还可以缩短作业周期，实现对工程项目操作条件、工艺流程的优化。为此，当下现浇混凝土楼板、路面施工中真空混凝土的应用日趋广泛，并取得了良好的使用效果。在道路施工中，混凝土真空处理技术属于发展较快的技术，借助机械脱水方法可在成型路面位置进行处理，达到提高道路表面密实度的目的，还可充分提高混凝土的耐磨性、抗渗效果。结合混凝土真空处理技术的应用状况进行分析，并提出主要施工要求。

真空处理技术；道路施工；混凝土；抗压强度

1 理论分析

1.1 密实作用力探讨

从理论上分析，真空脱水主要借助三大作用力来实现。

1.1.1 压差作用力

作为脱水前的动力，在真空处理中，借助腔体内部压力差作用，可将游离水及时排出，避免毛细管内部充水量过高。气泡一般向低压力，即真空腔转移，从而得到颗粒紧密度较好的混凝土，集料表面的水膜面积减小，孔缝直径相应下降，达到提高混凝土密实度的目的。

1.1.2 气泡挤压力

考虑真空作用负压状况的影响，真空向混凝土内部传播，内部压力变小，进而会形成动态膨胀过程，受膨胀环节作用力的影响，混凝土密实度会提高。实际操作中，上部真空度较大，导致上部挤压作用力相比下部更大。

1.1.3 微管收缩压力

在真空脱水环节，考虑脱水各个环节的现象，需要加强水分迁移、局部压缩等方面的分析。在真空作业环节，考虑水泥浆、固体物料的链接效果，容易形成微骨架的形式，引起真空脱水挤压作用，降低了缝隙间距、微孔内部含水量。为此，毛细孔的弯液曲率半径下降，形成了一定的微管内部压力，提升了骨架内部的紧密性。

1.2 密实过程分析

1.2.1 从真空开始至固相颗粒接触时为止

在此阶段，由于混凝土的流动性大，结构黏度f与剪应力τ都较小，整体的可压缩性较大，因此在挤压作用下，混凝土固相骨架被迅速压缩，集料间距迅速减小，游离水被连续挤压排出。在固相颗粒接触之间，f与τ值的变化均不大，因此脱水速度近似为一常数，脱水量与时间呈近似直线关系。此阶段的真空脱水持续时间虽短，但脱水量大，可达总脱水量的60%～70%，体积压缩量可达总压缩量的95%，混凝土的密实度显著增加。此阶段的真空处理有效系数K（混凝土体积压缩量/脱水量）接近于1.

1.2.2 混凝土中固相至全部紧密排列期间

该环节中，混凝土内部的游离水一般可发生脱离吸附的状况，水泥砂浆将会快速收缩，颗粒内部水层厚度降低，引起液相连续效果变差，f，τ数值增加，形成弧形曲线，且逐渐趋向于稳定数值，对应混凝土的可压缩程度下降。在这一环节，毛细管数量增加、直径减少，主要借助微管之间的压力实现了提高紧密度的目标，可处理真空能力下降。

1.2.3 混凝土体积趋于稳定化

在真空工艺操作中，当相关作用力已经与剪切力达到平衡时，混凝土体积趋于稳定化。若此时f数值增加，吸滤脱水作用力将会降低。该状况下的混凝土已经不能进一步进行真空处理。如果强行进行真空作业，外界作用力可能降低混凝土性能，使其整体物理性能下降，危害度不容忽视。

2 混凝土真空处理应用分析

2.1 混凝土路面的抗压强度对比

根据设计要求、施工要求进行工程项目路面施工，一般需要采用的混凝土表面抗压能力需要达到300 MPa。混凝土材料配合比为：水泥∶砂子∶碎石∶水＝1∶1．26∶2．82∶0.414 25.硅酸盐水泥的使用情况为420 kg/m3。施工现场气温为0～5℃，样本为标准正方体，实验室测试出的混凝土抗压强度见表1.结合表1数据可分析得出，真空处理后的混凝土具有更为优异的抗压能力，整体凝固时间下降。

2.2 传统混凝土与真空混凝土的性能对比

施工后，2种混凝土路面宏观观测结果无明显差异，但是从切面分析可得出，真空混凝土的路面耐磨效果更加优良。原因在于，混凝土脱水环节中，可形成3 cm左右的结构层，整体精密度增加，耐磨性和耐久性提高。与传统混凝土相比，真空混凝土物理性能明显较好。

从抗渗效果分析，结合板块侧面孔隙状况分析，可得出抗渗和抗冻效果的差异。真空混凝土的空隙一般规整度较高，表层具有良好的致密层，不会形成过多孔隙，同时深度越大，孔隙越多；相比之下，传统混凝土的孔隙具有凌乱、数量多、体积大的特点。综上，与传统混凝土相比，真空混凝土的孔隙率明显降低，抗渗性能提高。从抗裂效果分析，结合道路竣工验收、保修期满的数据分析可得出，混凝土抵抗塑性强度的性能大幅提升，可充分避免后期发生裂缝等意外问题。

3 混凝土性能特征分析

3.1 塑性结构强度

混凝土体积压缩、毛细管收缩压力作用分析，带动真空混凝土的性能提高，使其具有类似固体之间连接作用的性能，即塑性结构强度，其数值一般为0.1～0.2 MPa。这是真空混凝土独有的特点，传统混凝土即使添加辅助试剂也不具备这一特点。真空混凝土的塑性强度对后期施工速度的提高、模板周转能力的增强具有突出的积极影响。

3.2 抗压强度

真空混凝土具有高强特点，真空混凝土施工可理解成真空脱水工艺操作下进行的水化作业，但是后期试验分析表明，1 d龄期的真空水泥砂浆的水化程度仅比普通水泥砂浆提高了1.04%，从中可看出，混凝土之所以具有高强特性，主要原因在于其内部结构特征。真空脱水工艺完成后，密实作用力会引起塑性状况下新搅拌混凝土颗粒间的压缩程度增加。为此，真空混凝土内部固相粒子的填充相对来说更为关键。加强粒子之间的黏结作用力，可形成结晶化水泥产物，与传统混凝土相比，用量更少。因此，在水化程度一致的情况下，真空混凝土的强度更高。