早期振动对混凝土抗压强度影响的试验研究

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1、第35卷第5期湖南科技学院学报Vol.35No.52014年5月JournalofHunanUniversityofScienceandEngineeringMay.2014早期振动对混凝土抗压强度影响的试验研究12刘卫东魏建军（1.湖南科技学院土建系，湖南永州425199；2.黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨150050）摘要：对新拌混凝土采用了3个不同时刻作为振动的起振点，分别按照3种不同频率和振幅组合进行实验，将受振动的试件和基准（未振动）试件在标准养护室养护到一定龄期后进行抗压试验，从而判断受振动混凝土1d、3d及28d抗压强度变化趋势。测量了不同龄期的72组

2、抗压强度，通过对实验数据进行统计分析，其中有17组强度是降低的，降低的数据在6%以内的占了16组。试验结果表明：对处于初、终凝前后混凝土材料施加试验中设计的振动，对混凝土的抗压强度有一定影响。关键词：路面工程；新拌混凝土；抗压强度；受振动混凝土中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1673-2219（2014）05-0146-040引言振动对新拌混凝土具有重要的意义。它能够消除或减少混凝土内部材料之间的孔隙，气泡，增加混凝土的密实度。科学地选用振动参数及选择振动时间可以有效提高混凝土试件的各种强度参数。若混凝土在初凝前到终凝后阶段受到不同的振动作用，其抗压

3、强度是否受到影响，关于这方面的研究较少。大量工程施工的新拌混凝土在凝结硬化过程中发生着各种各样的振动，例如：不中断交通情况下进行桥梁铺装，交通荷载引起的桥梁振动；在I线通车的情况下修建Ⅱ线时，列车频繁通过[1]桥梁所产生的振动，对修建中的Ⅱ线桥墩台混凝土材料硬化过程和后期强度会产生影响；矿井施工时，井下爆破振动。混凝土粘结强度是在混凝土凝结过程中形成，那么如果在这个阶段发生振动可能会影响混凝土粘结力的大小，甚至降低混凝土的强度。鉴于此本文设计试验，重点研究混凝土在凝结初期、中期和后期三个阶段受到振动时，是否会对混凝土的抗压强度有影响。1试验研究早期对振动的研究大部

4、分集中在铁路及地下爆破所引起的，这些振动主要是高频率小振幅。对低频振幅比较大的情况研[2]究较少。根据Bastian低频振幅较大时的振动很可能会影响水泥水化的进程，从而导致混凝土后期性能的变化。本次试验设计了1Hz、2Hz、4Hz三种较低频率，3mm、5mm、10mm三种较大振幅的振动，研究经过这些频率和振幅振动后的混凝土轴心抗压强度变化情况。试验过程中所用的振动台是由水泥胶砂振实台改装而成，它的频率范围为1Hz~4.5Hz，振幅可达到1mm~10mm。（见图1）水泥是混凝土材料中重要的组成部分，它的物理化学性质直接影响到混凝土的性能，其中硅酸盐水泥是最常用的水泥

5、。水泥与水拌合后，生成各种水化产物，随着时间的推延，具有塑性的水泥浆体经过凝结、硬化逐渐成为具有一定强度的石块体。水泥浆体的凝结硬化过程大致可以分为三个过程：（1）诱导期水泥与水接触后，水泥中的铝酸三钙（C3A）在有石膏（CSH2）的水中迅速反应，接着发生一系列反应最后析出饱和的氢氧化钙晶体。诱导期持续1h左右，开始进入凝结期。此阶段水泥浆体仍然保持一定的塑性状态；（2）凝结期在约1h后，溶解于水中的C-S-H形成长纤维的水化硅酸钙[(C-S-H)长]凝胶与本Aft在水泥颗粒之间互相搭接，形成“网状结构”，水泥浆体开逐渐失去塑性，并开始凝结产生强度。凝结期持续6h

6、左右。（3）硬化期C-S-H凝胶和氢氧化钙晶体数量明显增加；水泥核心未水化颗粒愈来愈小，孔隙率也开始减小，强度[3]开始增加，这个阶段一般为水泥与水接触后的6~8h。本次实验采用的混凝土初凝时间为4.5h，终凝时间6.5h。根据水泥收稿日期：2014－02－18基金项目：湖南科技学院科研项目资助（项目编号13XKYTB014）。作者简介：刘卫东（1985－），男，湖南邵阳人，助教，博士研究生，研究方向为路面工程。146混凝土凝结硬化发展过程，试验设计了3个进行早期振动的时间点，分别是水泥与水接触后的3.5h、4.5h、和6.5h。这些振动时间点的选取保证了混凝土能

7、够在初凝前、初凝到终凝、终凝后的范围内都能受到振动的影响。1.1试块成型与振动该试验采用配合比为水泥：水：砂：碎石=477kg：205kg：557.5kg：1163.2kg；水泥采用拉法基42.5普通硅酸盐水泥,粗集料采用5mm-10mm和10mm-20mm两档碎石料进行配制。5mm-10mm占40%和10mm-20mm占60%，砂子的细度模数为2.8，塌落度控制在50mm-60mm。由于试验要采用不同的频率和振幅，每次只能够成型一个频率和振幅的混凝土试块。现以频率为4，振幅为3（简记为4-3）的试验条件为例。试验的振动参数如下表1。表14-3振动参数组数起振时间

8、点振动持续