浅析混凝土二次振捣机理及作用

(土木与交通学院，江苏省南京市 210098)

摘要: 在各种旨在提高混凝土性能的施工措施中，混凝土的二次振捣施工工艺是一种简单高效的施工方法。通过对混凝土二次振捣机理和作用的分析，简单介绍了混凝土二次振捣的施工方法，并通过对混凝土二次振捣主要施工环节、技术措施及注意事项的描述，加强对混凝土二次振捣的正确应用。

关键词: 混凝土二次振捣; 混凝土强度; 初凝时间

Analysis on mechanism and function of concrete re-vibrating

（ Civil and Transportation Engineering, NanJing JiangSu Province  210098,China）

Abstract: In various aims to improve the performance of the concrete measures，concrete two were up to the construction process is a simple and efficient the construction methods． this article on concrete two were up to the mechanism and a brief analysis of concrete，the second out the construction methods and the second out with concrete construction process and technical measures and the description and strengthen the concrete second out the correct application．

Key words: concrete is shaken and smashed twice; concrete intensity; time of first coagulation

0  引言

在各种旨在提高混凝土性能的施工措施中，二次振捣对提高混凝土的强度，节约水泥用量，改善混凝土的抗渗性、耐久性以及裂缝控制都有积极的意义。混凝土的二次振捣在一些水泥制品厂的应用实践证明，混凝土二次振捣工艺不仅应用较为简便，而且对于提高混凝土质量、降低工程成本等都有很大的实际意义。

1  混凝土的二次振捣

所谓混凝土的二次振捣，就是在混凝土浇筑后的适当时间，重新对混凝土进行振捣。进行混凝土二次振捣时，混凝土的坍落度已经消失，换句话说，是在混凝土坍落度消失，仍处于塑性状态时对混凝土的振捣。在工程施工中，也间接或直接进行过混凝土二次振捣，如钢筋混凝土柱、梁的施工，在浇筑完下层混凝土断面进行上部浇筑时，使用插入式振动器，靠其自身重力插入下层，在振动半径范围内时使下层混凝土进行了二次振捣，或由于不可避免地要振动到下部构件的钢筋，而钢筋的振动又对下层混凝土进行了二次振捣。由于进行了混凝土的二次振捣，混凝土中拌合料中多余的水分即超过水泥水化作边预埋件等的水平表面下积有水膜或薄水层，使这些水分与周围的砂浆重新拌合，恢复了原有均匀性，能够重新使砂浆和骨料、钢筋的下表面粘结在一起。通过相关实验表明，经过二次振捣，可使钢筋握裹力增加1/3，28 d 强度增加10% ～ 15%，在保持强度不变的前提下节约水泥用量15%左右。

2  混凝土二次振捣的作用机理分析

2.1  二次振捣对混凝土拌和物密实度以及整体均匀性的提高。

混凝土在振捣作用下会趋于液化，具有一定的流动性，在振捣成型及其随后的静停过程中，很少能实现相对稳定的状态，粗骨料在自重作用下仍有下沉，水分和气泡上升，这种物理现象会一直持续到混凝土失去塑性( 初凝之前止) ，其结果会造成粗细颗粒上下分布不均匀的现象。粗大颗粒在混凝土凝结前的下沉，就使得下部的密实度大于上部。所以混凝土的下部强度总是大于上部。而且随着外分层的发展，还会出现内分层，即粗骨料周围区域密实度发展不均匀。外分层与内分层的共同特点都是在骨料的下部形成充水区，充水区中也含有一部分气体，随着水分蒸发后，就会成为空穴，降低混凝土的强度。间隔一定时间进行的二次振捣，可以使本来已经接近凝结的混凝土经振捣液化，重新恢复塑性，将由于内分层被封闭在粗骨料下部的水囊内的水和气泡释放出来，进而使得这个充水区被水泥浆体所填塞。

2.2  二次振捣能加速水泥颗粒的水化。

混凝土拌和时，水泥颗粒表面的矿物成份就会立即与水发生反应，生成相应的水化产物，水化产物很快溶解于水，水泥颗粒又暴露出新的表面再与水反应生成水化产物，这个过程反复进行，就使得水泥颗粒被层层剥落，直至颗粒完全与水发生反应水化就结束了。但是，在整个水化期间的水化速度不是均匀的。开始阶段水化速度快，水化产物的生成速度要大于其溶解扩散速度，这样很快就会使水泥颗粒周围的溶液达到饱和或过饱和状态，进而析出以水化硅酸钙凝胶为主的半渗透膜层，包裹在水泥颗粒的表面，一定程度上阻止了外部水分向内的渗透以及内部水分向外的扩散，减缓了水泥的水化速度。而且膜层内部水分引起的水化反应使膜层向内增厚，经由膜层向外扩散的水化物聚集于膜层外侧又使膜层向外增厚，这时水化反应就更慢了。此时若给以二次振捣，就可以人为加速膜层破裂，使得外部低浓度的溶液能够再次进入，与尚未水化的水泥核接触，加速水化反应的速度，直到新生成的凝胶体重新修补破裂的膜层为止。

(3) 二次振捣能加强水泥石同粗骨料以及钢筋间的界面强度。由于自重引起的下沉，使得其下部形成充水区，同时一部分水分也会沿着粗骨料的侧面向上运动，使得粗骨料的侧面出现水分上迁的通道，这些通道的存在严重降低了混凝土中浆体与粗骨料的同界面强度，同时，由于混凝土中水分和气泡的上升，水泥浆体与钢筋之间也会出现微小间隙或是薄水膜，造成钢筋抗拔力的下降。如果在水泥凝结前给以二次振捣，就会使得粗骨料和钢筋周围的水膜和微孔被粘稠的浆体所填充，随着粗骨料和钢筋周围水泥颗粒浓度的增加，水泥水化生成的水化硅酸钙凝胶的数量也会增多，水化硅酸钙凝胶的比表面积很大，表面能很高，大大加强了界面强度。

3  混凝土二次振捣在工程实例中的应用

在某市XX公司码头工程施工中，有280 榀预制梁、394 块预制面板需在工程前期预制完成。在第一批10 榀预制梁、20 块预制面板施工中，发现预制构件脱模后在构件底部及上部均不同程度存在有蜂窝、麻面现象，后经检测分析，虽不影响构件结构质量，但一定程度影响了构件的外观质量评价。同时对这批构件7 d 混凝土强度的现场回弹测定显示，该批构件7 d早期混凝土强度未达到设计强度的70%，无法满足起吊转运至堆存场的要求。在预制场地有限的情况下，预制构件7d 起吊强度问题若无法解决，将直接影响工程的工期进度。经检测及试验分析，我们判定影响构件成型外观及早期强度的最大因素为二次振捣的控制问题。在该批构件混凝土浇筑时，工人未进行有效二次振捣，或二次振捣时机不当未达到效果，因而影响了构件的外观及至早期强度。分析知道原因后，我们随后对浇筑工进行了全面的混凝土二次振捣技术交底及现场指导。随后的第二批预制构件外观明显美观许多，更重要的是，预制构件的7 d 混凝土强度达到了设计值的70% ～ 75%，达到了预期的起吊转运要求，及时保证了预制场地的循环使用，保证了工程后续进度的跟进。综上所述，正确应用混凝土的二次振捣工艺对提高混凝土性能，提高混凝土工程质量有很大的实际意义。

4  混凝土二次振捣方法

4．1  选择正确的二次振捣时间是关键

混凝土二次振捣能否取得预期效果的关键是确定合理的振捣时间。如果距离初次振捣时间间隔过短，则效果不明显; 如果时间间隔过长，特别是在混凝土初凝后，超出了重塑时间范围，则会破坏混凝土结构，影响混凝土质量。大量实践表明，混凝土的二次振捣应在混凝土初凝前( 1 ～ 4 h 左右) 进行较佳，尤其是在混凝土初凝前1 h 进行效果最理想。下面引用一组混凝土二次振捣的试验数据，对确定混凝土二次振捣时间很有意义。该试验采用现场预制10 块混凝土板( 12 cm ×100 cm × 200 cm) 按不同的时间进行二次振捣，并进行了回弹试验，数据采集见表1。

表1 混凝土二次振捣的回弹试验数据

4.2  根据不同的结构选择不同的振捣方法

①对于T、I 形预制梁，可在腹板位置间距20 cm用插入式振捣器振捣，翼板则使用附着式( 平面) 振捣器振捣。②对厚度不超过20 cm 的预制平板，用附着式振捣器振捣，厚度超过20 cm 的可用插入式振捣器振捣。③浇筑与柱和墙连成整体的梁和板时，应在柱和墙浇筑完毕后停歇l h，使其获得初步沉实，再继续浇筑。二次振捣在柱和墙的顶部用插入式振捣器振捣，在梁和板的部位分别用插入式和附着式振捣器振捣。

5  影响混凝土二次振捣因素

能否实现混凝土二次振捣的最佳效果，其关键问题是振捣的时间，振捣时间与混凝土的凝结时间有直接关系，而混凝土的凝结时间又受多种因素的影响。掌握了这些因素可以适时进行混凝土二次振捣。

(1) 气温。混凝土的凝结时间与气温变化密切相关，气温升高则凝结变快，二次振捣的时间就应提前，反之就要推后。另外，还应注意昼夜温差，对振捣时间适时调整。

(2) 水泥品种。掺有混合材料的水泥一般较纯熟料水泥凝结时间长，例如矿渣酸盐水泥较普通硅酸盐水泥凝结时间长。

(3) 混凝土强度等级。在其他条件相同的前提下，随着混凝土标号的提高凝结时间变短。

(4) 坍落度。一般情况，凝结时间随坍落度增加而有一定的延长。但是在高温季节，混凝土的凝结时间受坍落度的影响很小，实践证明往往得不偿失。

(5) 水灰比。二次振捣对小水灰比的混凝土增强效果好，对水灰比大的混凝土增强效果较差。

6  混凝土二次振捣需要注意的问题

(1) 振捣时要减少构件表面荷载，避免破坏构件的整体性。

(2) 二次振捣幅度要比一次振捣轻，用插入式振捣器振捣时，以混凝土停止泛浆，没有明显下沉为止，然后缓慢拔出振捣器，用附着式振捣器振捣时，沿混凝土纵横方向振捣一遍即可。

(3) 振捣时，要尽量避免碰撞钢筋、模板和预埋件。

(4) 振捣结束后要及时压面，并覆盖保湿布，避免阳光曝晒，待混凝土凝结后及时洒水养护，保持混凝土表面湿润。

(5) 二次振捣适用于抗冻抗渗要求高的薄壁结构和土基上施工的大型混凝土预制件。

(6) 在浇筑钢筋密集的立柱等结构时，虽然采用分段浇筑的手段，但是振捣器往往不能插入到合适的振捣位置，根据混凝土二次振捣原理，振捣钢筋不仅可以解决混凝土浇筑难题，还可以增强混凝土的强度，当混凝土浇筑到柱内时，部分混凝土往往附着在钢筋和预埋件上，时而振动下钢筋，既可以使附着的混凝土震落到底部，又使本层和下层混凝土得到振实。

(7) 有关规范已明确指出: 使用插入式振动器时，应该避免将振动触及钢筋，更不得采取通过振动钢筋的方法来促使混凝土振实。据有关施工单位的工程实践表明，对于较狭窄的混凝土浇筑施工部位，难以用振动器，无法满足实际振捣时的操作要求，有时就不得不振动钢筋。如密集的钢筋混凝土柱的浇筑，虽然分段进行浇筑，但振动器往往不能插入合适位置振实，根据混凝土二次振捣原理，振动一下钢筋，不仅可以解决混凝土浇筑难题，又可增强混凝土的强度。当混凝土投入到柱内时，部分混凝土往往附着在主筋、预埋件或箍筋上，时而振动下钢筋，使附着在箍盘等处的混凝土振到底部。同时又使本层混凝土和下层混凝土得到振实。因此，在浇筑密集的混凝土构件时，振动钢筋已成为必然。这一事实可以说明振动钢筋可以收到二次振捣的良好效果，在工程中应引起足够的重视。

7  结语

适时地对混凝土进行二次振捣对提高混凝土强度已无异议，但具体条件和具体时间，仍需要进一步的探讨。特别指出的是，在混凝土现场浇筑时，一些构件的狭窄部位和难以浇筑的地方，初次振捣只能通过振动钢筋完成，相应的对于正凝结的混凝土无疑起到了二次振捣作用，并且不会对已经凝结的混凝土有任何不良影响。因此，可以考虑为提高混凝土的抗渗，消除裂缝进行混凝土的二次振捣。由于二次振捣提高了构件强度，可以适当地减少水泥用量，根据实验检测，通过混凝土的二次振捣，同样可以达到设计强度，同时节约了生产成本。二次振捣施工工艺虽然有很多的优点，但是二次振捣法牵涉到的施工因素也很多，特别是二次振捣时间的确定，如果处理不当，造成振捣时间太迟，在水泥浆体硬化后振捣，会造成无法愈合的裂缝产生，导致混凝土的水泥石结构破坏，所以采用这种方法时必须综合考虑各方面的因素，认真试验，慎重实施。

参考文献:

［1］韩素芳，耿维恕． 钢筋混凝土结构裂缝控制指南． 北京: 化学工业出版社，2004．

［2］北京土木建筑学会． 混凝土工程现场施工处理方法与技巧． 北京: 机械工业出版社，2009．