， ，

(1.陜西第七建筑工程有限公司， 陜西 寶雞 721000； 2.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100； 3.陜西省商南縣水務(wù)局， 陜西 商洛 726300)

1 問題的提出

混凝土振搗的密實程度直接影響混凝土的強度、抗?jié)B及抗凍等性能，對建筑工程施工質(zhì)量和使用產(chǎn)生很大的影響。在混凝土施工中，利用機械密實混凝土的工藝方法很多，如擠壓法、振動法、離心法、碾壓法等，其中最普遍及應(yīng)用最廣泛的方法為機械振動密實法。傳統(tǒng)的混凝土振搗密實一般選用低頻振動器。傳統(tǒng)的振動器導(dǎo)致混凝土質(zhì)量低下，修補率高，內(nèi)部外部都容易出現(xiàn)問題，從而使混凝土的質(zhì)量可接受標準也低，導(dǎo)致我們很難有百年混凝土的工程，這是標準和現(xiàn)實的互相影響。在混凝土施工過程中，采用低頻振動器不僅使混凝土強度不高、施工質(zhì)量參差不齊，混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量常常不令人滿意，而且施工過程中產(chǎn)生很大噪音，嚴重影響周圍環(huán)境。目前，有企業(yè)在橋梁、隧道、大壩等工程開始探索采用高頻振動器進行混凝土振搗施工，也有學(xué)者對高頻振動器對加氣混凝土強度及抗?jié)B、抗凍性能的影響，但在建筑工程領(lǐng)域還未見有相關(guān)研究報道[1-5]。

本文結(jié)合陜西省七建承建的某科研辦公樓項目施工中采用普通振動器產(chǎn)生的問題而使用高頻振動器施工的成功案例，分析高頻振動混凝土與普通振動混凝土強度檢測數(shù)據(jù)，研究探索高頻振動對建筑工程混凝土施工質(zhì)量的影響，為今后相關(guān)工程施工提供參考。

2 混凝土高頻振搗施工優(yōu)勢

混凝土高頻振搗施工一般是指采用振動頻率150 Hz以上的高頻振動器對混凝土進行振搗施工。研究表明，振動頻率和移動著的顆粒大小之間明顯存在某種關(guān)系，若想把水泥顆粒搗實，宜使用高頻振動；另外，法國Romet研究發(fā)現(xiàn)，振動波破壞新拌混凝土中氣泡時，振動波的頻率與所破壞的氣泡直徑有關(guān)。振動頻率與其破壞的氣泡直徑的關(guān)系：

(1)

式中：ω為振動器振動頻率，rot/min；d為振動能破壞的氣泡最小直徑,mm。

由(1)式按振動頻率200 Hz計算，高頻振動器能把混凝土拌合物中直徑超過0.01 mm的氣泡破壞，不僅有利于改善混凝土表觀質(zhì)量，同時可顯著改善混凝土的強度和耐久性。如果需要破壞小于0.01 mm以下的氣泡，需要采用高頻率振動器(大于200 Hz)或采用超聲波振動(頻率大于20 000 Hz)。

采用高頻振動施工混凝土，混凝土流動性強、可塑性好；結(jié)構(gòu)施工澆筑時間可大大縮短，施工速度快，有利于施工質(zhì)量控制；澆筑的混凝土構(gòu)件不僅強度高，而且可解決蜂窩麻面等混凝土外觀質(zhì)量通病，構(gòu)件表面外觀質(zhì)量明顯強于普通澆筑混凝土；由于振動頻率高、振幅小，在結(jié)構(gòu)模板上消耗能量小，減少模板的變形，延長模板周轉(zhuǎn)使用壽命；同時，由于高頻振動器體積小、重量輕，使用方便；另外，高頻振動器使用壽命是普通振動器的4倍以上，可減少機器維修及新購置費用，大大降低了工程施工成本。

采用高頻振動施工混凝土，明顯降低施工場地噪音。一般變頻式混凝土振動棒的振動施工噪音為60分貝左右，遠遠低于傳統(tǒng)軟軸式振動棒的工噪音90分貝，對周圍環(huán)境影響較小，適合建筑工程在人口密集區(qū)進行施工作業(yè)。另外，研究表明高頻振動噪音不僅衰減快，而且較低頻振動對人體健康影響小。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

某科研辦公樓工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積為18 000 m2,層數(shù)8層，層高4.6 m；框架柱網(wǎng)間距為8 m×8 m，柱斷面為750 mm×750 mm，主梁高度為750 mm～800 mm,樓板厚度120～140 mm，筏板式連續(xù)梁基礎(chǔ)，主要混凝土構(gòu)件強度設(shè)計等級為C35。該工程設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)合理，為省級優(yōu)質(zhì)工程。在施工過程中，分別采用了高頻振動器和普通混凝土振動器對混凝土進行振搗作業(yè)。本文通過該工程試驗的數(shù)據(jù)進行分析對比，探究高頻振動對混凝土施工質(zhì)量的影響。

3.2 施工機具選擇

本項目分別選用普通軟管插入式混凝土振動器ZN50與高頻插入式混凝土振動器(ZKF-50D)。兩種振動器性能見表1。

表1 傳統(tǒng)插入式振動器與高頻插入式振動器性能表

3.3 試驗方案設(shè)計

采用標準試件試驗、鉆芯取樣與回彈測定共三種方法，分別對普通振動與高頻振動的混凝土進行強度測定。標準試件為150×150×150 mm，對不同試件均采用同條件標準養(yǎng)護；鉆芯取樣試件為100 mm×100 mm圓柱體，每類混凝土鉆芯取樣三個構(gòu)件，每個構(gòu)件各取一組，每組為三個試件；現(xiàn)場回彈強度測定沿構(gòu)件長度等距離16個測點，回彈位置分別為梁的側(cè)面、板的底面與柱的側(cè)面；回彈儀采用山東樂陵市回彈儀廠制造，儀器編號23019(魯制2400001-1)，回彈計算采取規(guī)范(JGJ/-23-2011)計算[5-8]。

3.4 實測數(shù)據(jù)及計算

施工現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)較多，本文僅將每類構(gòu)件回彈檢測的16個測值取平均值，再按照相應(yīng)規(guī)范方法，計算其平均值、折算強度、強度標準差、最小值、現(xiàn)齡混凝土強度推定值。測區(qū)平均回彈值從16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，余下10個回彈值應(yīng)按式(2)計算：

(2)

式中：Rm為測區(qū)平均回彈值，精確到0.1；Ri為第i個測點的回彈值。

混凝土折算強度按照規(guī)范測區(qū)混凝土強度換算表(插值)推算。

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的測區(qū)混凝土強度平均值可根據(jù)各測區(qū)的混凝土強度換算值計算。平均值及標準差應(yīng)按下列公式計算：

(3)

(4)

mfcu為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)混凝土強度換算值的平均值；n為對于單個檢測的構(gòu)件，取一個構(gòu)件的測區(qū)數(shù)；Sfcu為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)混凝土強度換算值的標準差。

當(dāng)該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不少于10個或批量檢測時，按下列公式計算混凝土強度推定值：

(5)

普通振搗混凝土(C30)回彈檢測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果如表2所示。高頻振動混凝土(C40)混凝土回彈檢測數(shù)據(jù)及計算計算如表3所示。

表2普通振搗混凝土(C30)回彈檢測數(shù)據(jù)表(MPa)

序號構(gòu)件回彈數(shù)值12345678910111213141516rm折算強度標準差最小值推定值梁36.036.235.436.136.036.836.235.736.237.236.636.837.236.735.735.536.231.80.5631.230.3柱37.235.936.636.637.337.135.635.536.136.236.136.235.936.636.336.336.331.90.5331.430.5板36.236.237.135.937.336.136.636.836.237.236.837.335.737.13736.236.632.40.5331.730.8

表3高頻振動混凝土(C40)回彈檢測數(shù)據(jù)(MPa)

序號構(gòu)件回彈數(shù)值12345678910111213141516rm折算強度標準差最小值推定值梁5046484852545436364052484446465248.257.65.751.942.5柱5452585654545050525454505252485249.057.52.555.050.9板4840504240424850504644424846504445.852.43.548.943.1

3.5 結(jié)果分析

通過對表2與表3分析可知，普通振搗混凝土推定強度對C30混凝土提高很?。欢哳l振搗混凝土推定強度C40混凝土則提高顯著。如果考慮到C30與C40混凝土強度的差別，則高頻振動較普通振搗對混凝土強度提高的程度應(yīng)更大。對梁板柱構(gòu)件強度數(shù)據(jù)分析可知，兩種振搗方式均對梁構(gòu)件強度提高最小，普通振搗對板強度提高較大但三類構(gòu)件強度提高程度差別較小(1.0%～2.5%)，高頻振搗則對柱強度提高顯著(27.3%)但梁板強度提高程度差別不大(6.3%～7.8%)。

4 結(jié) 語

高頻振動器在建筑工程中的施工應(yīng)用，能有效提高混凝土的密實程度及構(gòu)件強度，特別對強度較高的混凝土，其強度提高(梁板：6.3%～7.8%)超過普通振搗對混凝土(梁板：1.0%～2.5%)強度提高的3倍以上；高頻振動對柱構(gòu)件強度提高較顯著；混凝土構(gòu)件表面平整度及光潔度也得到大幅提升；使用高頻振動成功地解決了普通振搗混凝土容易產(chǎn)生的質(zhì)量問題。高頻振動器施工使用壽命較普通振動器長，且大幅度提升了施工進度，則使用高頻振動器的經(jīng)濟效益顯著。高頻振動器及高頻振搗混凝土今后在建筑工程中將得到進一步推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

[1] 劉艷霞,陳改新,魯一暉.高頻振搗對混凝土含氣量和抗凍性的影響[J]. 中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報，2007,5(4):269-273.

[2] 張艷聰,韓麗君，高玲玲.高頻振動對引氣混凝土引氣參數(shù)和抗凍能力的影響[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013,32(3):410-414.

[3] 胡 兵.高頻振動器在橋梁工程中的應(yīng)用研討[J].湖南交通科技，2007,33(2):98-99.

[4] 李明濤,武艷花,王彥杰,等.小箱梁振搗及解決方案[J].內(nèi)蒙古公路與運輸,2013,133(1):11-12.

[5] 金裕民.管內(nèi)無收縮混凝土施工技術(shù)的研究[J].建筑施工，2014，36(2):163-165.

[6] CECS03：2007, 鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程[S].

[7] GB/T 50344-2004，建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準[S].

[8] JGJ/T 23-2011，回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)范[S].