浇筑密实度和均匀度对结构混凝土耐久性的影响.pdf

第 1 7卷第 5期 2 O 1 4年 1 O月 建筑材料学报 J 0URNAL OF B UI L DI NG MATE RI AI S Vo1 17， NO 5 0c t ， 2O 1 4 文章编号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 7 9 7 0 7 浇筑密 实度和均匀度对结构 混凝土耐久性 的影响 张 守祺 ， 傅 宇方 ， 赵 尚传 ， 张劲泉 姜锡 东 ( 1 交 通运 输 部公路 科 学研 究 院 桥 梁结 构安 全技 术 国家工 程实 验室 ， 北 京 1 0 0 0 8 8 ； 2 浙江省交通建设集团，浙江 杭州 3 1 0 0 5 1 ) 摘 要 ：为建 立 浇筑期 结构 混 凝 土耐 久性 质 量 控 制 方 法 ， 采 用 振 动 分层 法 ， 研 究 了混凝 土 浇 筑 密 实 度 、 浇筑均 匀度 对 其渗透 性 的 影 响 ， 建 立 了混 凝 土 浇 筑 密 实度 和 浇 筑 均 匀度 的 量 化控 制 方 法 电 阻率稳 定 区间 法 结 果表 明 ： 混凝 土 浇筑 密实度 和 浇筑 均 匀度 均 决 定 于材料 流动 性 和振 捣 时 间； 相比混凝土抗压 强度 ， 混凝土渗透性 对浇筑密实度和浇筑均 匀度 更为敏感 通过计算量化判 定电 阻率稳 定 区间( S RER)， 并 以其 起 点为 判 别点 ， 可 以保 证混 凝 土 浇筑 密 实度 和 浇 筑均 匀度 处 于综合 最优状 态 ， 优化 混 凝土孔 隙结构 ， 显 著提 升混 凝 土抗渗 透性 能 关 键词 ： 振 动 分层 法 ；浇筑 密 实度 ；浇 筑均 匀度 ； 渗 透性 ；电 阻率稳 定 区间 中图分 类号 ： TU5 2 8 3 2 文献 标 志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 4 0 5 0 0 8 Ef f e c t o f Ca s t i n g Co n s o l i d a t i o n a nd Uni f o r mi t y o n Du r a b i l i t y o f S t r u c t u r a l Co nc r e t e ZHANG S h o u q i ， FU f a n g ， ZHAO Sh a n gc h u a n ， ZHANG J i n q u a n ， J I ANG Xi d o n g (1 Na t i ona l En gi ne e r i ng La bo r a t o r y f o r Br i d ge St r uc t u r e Sa f e t y Te c h no l o gy，Re s e a r c h I ns t i t ut e of Hi gh wa y，M OT ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 8 ，Ch i n a ；2 Z h e j i a n g Tr a n s p o r t a t i o n En g i n e e r i n g Co n s t r u c t i o n Gr o u p，Ha n g z h o u 3 1 0 0 5 1 ，Ch i n a ) Abs t r a c t ：To e s t a bl i s h q ua l i t y c on t r ol me t h od t o gu a r a nt e e t he d ur a b i l i t y o f s t r uc t ur a l c o nc r e t e d ur i n g c a s t i n g c o ns t r uc t i o n，e f f e c t s o f c a s t i ng c o ns ol i da t i o n a nd uni f o r m i t y o n t he p e r m e a bi l i t y of c o nc r e t e w e r e r e s e a r c he d by us i ng s e pa r a t i on v i br a t e d m e t ho d Th e n a qu a nt i f i e d me t h od，de f i n e d a s t he s t a bl e r e g i on of e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y m e t ho d，wa s p r o p os e d t o e v a l ua t e c a s t i n g c o ns o l i da t i o n a nd u ni f or mi t y of c o nc r e t e The e xp e r i m e nt a l r e s ul t s i nd i c a t e t h a t c a s t i n g c on s o l i d a t i o n a n d un i f o r mi t y a r e de t e r mi ne d no t o nl y by f l u i d i t y p r op e r t y o f f r e s h c on c r e t e，bu t a l s o by v i b r a t i ng t i me The pe r m e a b i l i t y o f c o n c r e t e i s m u c h mo r e s e n s i t i ve t o c a s t i n g c ons o l i d a t i o n a nd uni f o r m i t y t h a n t h e c o mpr e s s i v e s t r e n gt h The o pt i m u m of c a s t i n g c o n s o l i d a t i o n a n d u n i f o r mi t y c a n b e a c h i e v e d v i a j u d g i n g t h e s t a r t o f s t a b l e r e g i o n o f e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y， S O a s t o o pt i m i z e t he po r e s t r u c t u r e s o f c o nc r e t e，a n d i mpr o v e t he r e s i s t a nc e a g a i ns t t h e pe r me a bi l i t y o f c o nc r e t e s i g ni f i c a nt l y Ke y wo r ds ：s e pa r a t i on v i b r a t e d m e t ho d；c a s t i ng c o ns o l i d a t i on；c a s t i n g un i f o r mi t y；p e r me a b i l i t y；s t a b l e r e g i o n of e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y 结 构 混凝 土 耐 久 性 不 同 于 混凝 土材 料 耐 久 性 结 构混 凝 土耐 久性 不仅 与混 凝 土结构 构 造和 材料 性 能有关 ， 还极大程度上 取决 于施 工建 设质量 ， 因 此 要求 建 立 施 工 期 结 构 混 凝 土 耐 久 性 质 量 控 制 方 法 ， 用 于控 制结 构混 凝土 性能 的离 散性 ， 以衔 接 混凝 土耐 久性 设计 与 施 工 ， 确 保混 凝 土 耐 久 性设 计 性 能 在施 工过 程 中有 效 实施 浇筑 是 混 凝 土 施 工 的关 键 环节 ， 为实 现浇 筑期 结构 混凝 土耐久 性 质量控 制 ， 量 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 8 0 3；修订 H期 ： 2 O 1 3 1 O 一 1 1 基金项 目： 交通部西部交通建设科技项 目( 2 0 0 6 3 1 8 2 2 3 0 2 ) ； 中央级公益性科研所基本科研业务费专项 资金 资助项 目( Z 2 0 6 0 3 0 2 1 4 9 0 0 8 ) 第 一作 者： 张守祺 ( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 黑 龙江海林人 ， 交通 运输部公路科 学研究 院助理研究员 ， 硕士 E ma il ： z h a n g s h o u q i 1 6 3 c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 9 8 建筑材料学报 第 1 7 卷 化混凝 土浇 筑质 量对结 构混 凝土耐 久性 影响 是亟 待 解决 的技 术 问题 混凝 土浇筑 质量 可用 浇筑密实 度 和浇筑 均匀 度 评价 ， 前者 表征 混 凝 土浇 筑 残 留气 泡 的数 量及 分 布 特征 ， 后 者表征 混凝 土组分 的空 间分 布均 匀性 _ 3 自 2 O世 纪初期 开 始 ， 国 内外 重 点 针 对 振 捣 条 件 、 新 拌 混凝 土流 变性 、 透水性 模板 等方 面 ， 开 展 了混 凝 土浇 筑 质量对 其耐 久 性 影 响研 究 _ 6 _ 然 而 ， 对 于 振捣 成 型混 凝土 ， 由于缺 乏 浇 筑密 实 度 与 浇筑 均 匀 度 的量 化 指标 和测试 评 价 方法 ， 现 有 研 究 未 能量 化 结 构混 凝 土 耐 久 性 与 浇 筑 密 实 度 和 浇 筑 均 匀 度 之 间 的 关 系 针对 上述 问题 ， 本文 采用振 动分 层法 _ 7 ， 分 析 混 凝 土流 动性 和振捣 时间对 其浇 筑密 实度和 浇筑 均 匀 度 的影 响 ， 量 化结 构 混 凝 土耐 久性 与 浇筑 密 实 度 和 浇筑 均匀 度之 间 的关 系 ， 建 立 混凝 土 浇 筑 密 实度 和 浇筑均匀度的量化控制方法， 为进一步建立浇筑期 结构混凝土耐久性质量控制方法提供理论依据 1 试 验 1 1 原 材料 与混凝 土 配合 比 水 泥 ： 基 准水泥 ； 粉 煤灰 ： 陡河 I级粉煤 灰 ； 粗 骨 料 ( C A) ： 5 2 0 mi t t 连 续 级 配碎 石 ； 细 骨 料 ： 连 续 级 配河沙 ， 细度 模 数 2 3 ； 减水 剂 ： 复 合 型 聚 羧 酸 高 效 减 水剂 ； 拌 和水 ： 自来水 恒定 混凝土水 胶 比， 通 过调 节减 水 剂掺 量 ， 控制 混凝 土坍 落度 分 别 为 ( 8 0 _- t - l O ) mm， ( 1 4 0 1 0 )mm， ( 2 0 0 -2_ 1 0 )mm， 得 到 塑 性 、 流 体 和 大 流 态 混 凝 土 ( C 3 0 ) 各 混凝土 含气 量 ( 体 积 分数 ) 均保 持 为 4 5 混凝土配合 比见表 1 表 I 混凝土配合E Ta b l e 1 Co n c r e t e mi x p r o p o r t i o n s 1 2 混凝 土浇筑 质量试 验 方法 浇筑 混凝 土指 经过 振捣 浇筑成 型 的未凝 结混 凝 土 以浇筑混 凝土 电阻率 ( E ) 作 为 混凝 土 浇 筑密 实 度 指标 E 映射 了混凝 土 内部 残余 气泡 与 电解液 体 积 比 以粗 骨料分 层度 ( G ) 作 为 混 凝 土浇 筑 均匀 度 指标 G 反 映了粗 骨料 的空 间分布 均匀状 况 采 用专 用测试 设备 振 动分 层 筒 ( 见 图 1 ) 测 试 混凝 土 浇筑 密实 度 和 浇 筑均 匀 度 _ 7 振 动 分 层 筒 由上 、 中、 下 3层 单 筒 构 成 ， 下 层 有 底 主 要 测 试 步 骤 ： ( 1 ) 设置 系 列 振 捣 时 间 ( 见 表 2 ) ， 利 用 振 捣 台将 混凝土 浇筑 于振 动 分层 筒 中 ； ( 2 ) 采 用 5 0 V， 1 k Hz 方 波 交 流 电 ， 测 试 上 、 中、 下 层 混 凝 土 电 阻 ( R ， R ， R 。 ) ， 按 式 ( 1 ) 和 式 ( 2 ) 计算 E ； ( 3 ) 依 次 拆 分 振动 分 层筒 ， 冲洗 单层混 凝 土并保 留粒 径 大于 5 mm 骨 料 ， 干燥 至恒 重后称 重 ， 按 式 ( 3 ) 计算 G 试 验 中要求 电 阻测试 在 3 rai n内完 成 ， 粗 骨 料 筛 取 在 1 0 rai n内 完 成 E = = = ， 2， 3 ( 1 ) 式 中 ： E ( i = = =1 ， 2 ， 3 )为 第 i层 混 凝 土 电 阻 率 ， k Q c m； R 为 第 i 层 混凝 土 电 阻 ， k t 2 ； 为 第 i 层 混凝 土 电极常数 ， c m一 5 1 - Se pa r a t i on v i b r a t e d c y l i n d e r ； 2 - El e c t r i c a l r e s i s t i v i t y t e s t e r ； 3 - El e c t r o de ； 4 一 Co nt r o1 p a n e l ； 5 - So c ke t ； I6 一 I n pu t p a n e l ； 7 0ut p ut p a n e l 图 1 振 动分层筒 测试示 意图 Fi g1 Sc h e ma t i c di a gr a m f or t e s t i ng of s e p a r a t i o n v i b r a t e d c yl i nde r 表 2混凝土振捣时 间 Ta b l e 2 Vi b r a t i n g t i me o f c o n c r e t e EA一 ( E1 +E2 + E。 ) 3 ( 2 ) G 一 1 0 0 ( 3 ) m 3十m l 式 ( 3 ) 中 ： m 为 上 层 粗 骨 料 质 量 ， g ； m。为 下层 粗 骨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 期 张守祺 ， 等 ： 浇筑密实度和均匀度对结构混凝土耐久性 的影 响 料质 量 ， g 1 3硬 化 混凝 土性 能试 验方 法 依据 混凝 土 坍 落度 和振 捣 时 间 的设 计 值 ， 成 型 1 0 0 2 0 0 mm 混 凝 土 圆 柱 体 试 件 、 4 5 0 mm 4 5 0 mm1 O 0 mm 混 凝 土板 和 1 5 O mm1 5 0 mm 1 5 0 mm 混 凝 土立 方 体 试 件 ， 同 条 件 养 护 至 2 8 d龄 期 圆柱体 试 件用 于混 凝土 氯离 子扩 散 系数 测试 ， 试 验 参 照 GB T 5 0 0 8 2 - 2 0 0 9 混 凝 土长 期性 能 和耐久 性 能试 验方 法 标准 进 行 混 凝 土板用 于 混凝 土 透气 性 和 透水 性 测 试 ， 测 试 方 法 采用 Au t o c l a m 法_ 8 立 方 体试 件用 于 混凝 土 抗 压 强 度 测试 ， 试 验 参 照 GB T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普 通 混 凝 土 力 学 性 能 试 验 方 法 标 准 进 行 取 抗 压 试 验 后 的 立 方 体 试 件 碎 块 ， 参 照 GB T 2 l 6 5 0 - 2 0 0 8 压汞 法 和气 体 吸附 法测 定 固体 材 料孔 径分 布 和孔 隙度 测试 混 凝土 孔结 构 2理 论模 型 分 析 新 拌混 凝 土属 于 多 相 复 合 材 料 ， 实 质 是 以刚 性 骨 料 为分散 相 ， 黏性 水 泥浆 为液 相构 成 的悬 浮 液 新 拌 混 凝 土 流 变 性 通 常 符 合 B i n g h a m 塑 流 体 流 变 模 型 ( 见式 ( 4 ) ) ， 需 以屈 服 应 力 Z o ( P a ) 和 塑 性 黏 度 r ( P a s ) 共 同表 征l 】 牛 顿 流 体 S t o k e s方 程 用 于 计 算惯 性力 可 以 忽 略 的情 况 下 ， 刚性 球 体 通 过 黏 滞 流体所受的黏滞阻力 F ( N) 利用 B i n g h a m塑流体 流 变模 型修 正 S t o k e s 方 程 ， 可 以建立 B i n g h a m 塑流 体 S t o k e s 方程 ( 见式 ( 5 ) ) ， 用于计算 刚性球体通过 B i n g h a m 塑 流体 所受 的 黏滞 阻力 在振 捣 过程 中 ， 混 凝 土气 泡上 浮 和骨料 沉 降属粒 子 在黏 滞流 体 中低 速 运 动 ， 在 假 定 气 泡 和 骨 料 为 刚 性 球 体 条 件 下 ， 满 足 B i n g h a m 塑 流体 S t o k e s 方程 适 用条件 r T o + 叼 y ( 4 ) 式中 ： r为剪应力 ， P a ； j ， 为剪切速率 ， S _ 。 F 一 6 n r v V + 4 7 c r 。 r 。 ( 5 ) 式 中 ： r为 刚 性 球 体 半 径 ， m； V 为 刚 性 球 体 上 浮 速 度 ， m s 振捣使 浇筑 密实 度 和浇 筑均 匀 度 向相 互 矛盾 方 向发 展 在黏性 流体 中 ， 气 泡受 到 向上 浮力 和 向下 黏 滞 阻力 作用 ， 两 者共 同作用 结果 决定 了气泡 上 浮运动 特征 根 据式 ( 5 ) ， 在气 泡上 浮初始 阶段 ， 黏滞 阻力低 ， 气泡加速上浮 当气 泡上浮速度增加时， 其受到的黏 滞 阻力 与浮力 相 等 ， 气 泡 匀速 上 浮 ， 此 时可 根 据 阿基 米德 原理 ， 建立浇 筑 混凝 土 气 泡 运 动方 程 ， 见 式 ( 6 ) 式 ( 6 ) 表 明 ， 气 泡匀 速上 浮 速 度 V a ( m s ) 与 气泡 半 径 r a ( m) 成二次抛 物线关 系 因此 ， 振捣 使混 凝 土气泡 持 续排 出 ， 初 始阶段 以粗气 泡 快速 排 出为主 ， 后转 入 细 小气泡缓 慢排 出 阶段 同时 ， 骨料 重 力大 于 所受 浮 力 和黏滞 阻力 ， 导致骨料持 续沉降 ， 浆体 持续上浮 、 厂 一 兰 曼 巳 ! 二 二 f 6 ) 9 式 中 ： l0 为 水 泥 浆 密 度 ， k g m。 ； 10 为 气 泡 密 度 ， k g m。 ； r 为振 捣下 水 泥 浆 的屈 服 应 力 ， P a ； 7 7 为 振 捣下水 泥 浆 的黏度 ， P aS ； g为重 力加 速度 ， m s 综上 可知 ， 优化 混 凝 土 浇 筑 密实 度 和浇 筑 均 匀 度 是 控制混 凝 土 浇筑 质 量 的根 本 实 现 混凝 土 浇 筑 密实度 和浇 筑 均 匀度 平 衡 发 展 ， 可 形 成 密 实 的堆 聚 结 构体 ， 提 高混 凝土 浇筑 质量 3试验结果与分 析 3 1 浇筑 密 实度和 浇筑 均匀度 图 2给 出了浇筑 混凝土 电阻率随 振捣 时间 ( ) 延 长 的演变规律 由图 2可 以看 出， 随振捣 时间延 长 ， 浇 筑混凝土电阻率经历下降、 稳定和上升 3 个阶段 Pl a s t i c c o n c r e t e 图 2 振 捣 时 间 对 电 阻 率 的 影 响 Fi g 2 Ef f e c t o f vi br a t i ng t i me o n e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y 混凝 土 开始振 捣 时 ， 粗 大气 泡快速 排 出 ， 电阻 率 不 断下 降 ； 混 凝 土振 捣 到 一 定 时 间 ， 粗 气 泡 基 本 排 尽 ， 排气 过程 以细 小气 泡 的缓慢 排 出为主 ， 混凝 土 电 阻率基本 稳 定不 变 ； 混 凝土 继续 振捣 ， 其浇 筑均 匀 度 大 幅度 降低 ， 电阻率逐 步增 大 相 同流 动性 混凝 土 经 不 同振 捣作 用 ， 其 浇筑 密实 度不 同 混凝 土 浇筑 密实 指振捣 作用 下混凝 土 粗气 泡 基 本 排 出 ， 开始 进 入 以 细小 气 泡 缓 慢排 出 为主 时 的 密 实 状况 混凝 土 电阻率一 振捣 时 间曲线稳 定 段对 应 其 浇 筑 密 实 ， 本 文 将 之命 名 为 电阻率 稳 定 区间 ( s t a b l e r e g i o n o f e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y ，S RE R ) 通过计 算 混 凝 土 电阻率 拟 合 曲线 函数 ( E( ) ) 对 振 捣 时 间 ( ) 一 阶导数等于 0 ( 计算结果精确至千分位) ， 可以量化 判 定 S RE R， 用 于 评 价 混 凝 土 浇 筑 密 实 状 态 当 E 值 处在 S R E R 时 ， 表 明振 捣 充 分 ， 混 凝 土 浇 筑 密实 ； 当 E 值小 于 S RE R时 ， 表 明振捣 不 足 ， 混凝 土 未浇 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 O 0 建筑材料学报 第 1 7卷 筑 密实 图 3给 出了粗 骨料分 层度 随振捣 时 间延 长 的演 变 规律 由 图 3可 以看 出 ， 随振 捣 时 间延 长 ， 粗 骨 料 分 层度 增大 振捣 加剧粗 骨料 沉降 ， 相 同流动性 混 凝 土经不 同振 捣作用 ， 浇 筑均匀 度不 同 图 3振捣 时 间对 粗 骨料 分 层 度 的影 响 Fi g 3 Ef f e c t o f v i b r at i n g t i me on s e p a r a t i o n de gr e e of CA 为了解决振捣使浇筑密实度和浇筑均匀度 向矛 盾 方 向发展 问题 ， 笔 者 将 S R E R 起 点作 为 浇 筑 密 实 度 和浇 筑均匀 度 综合 最 优 状 态 的判 别 点 ， 并 将 这种 判 别方 法命名 为 电阻率 稳 定 区 间法 该 方 法 实 质 是 确保混凝土在浇筑密实条件下， 不降低混凝土浇筑 均匀 度由电 阻率稳 定 区间法 可 知， 当 坍落 度 由 ( 8 0 1 0 ) mm 提高至 ( 1 4 0 -+ - 1 0 ) I T l m 和( 2 0 O 1 0 ) mr n 时， 最优振捣时间由 7 0 s分别降低 至 6 0 s和 4 0 s ， 这表明提高混凝土坍落度有益于提升其易密实性 综 上 ， 混 凝 土浇 筑 密 实度 和 浇 筑均 匀 度 均 由材 料 流 动性和 振捣 时间共 同决定 ， 也 就是说 ， 仅依 据 混 凝 土 流动性 难 以确 定 其 浇筑 密 实 度 和 浇筑 均 匀 度 需 要针 对混 凝 土浇 筑 密 实度 和 浇 筑 均匀 度 ， 建 立 混 凝 土浇 筑质 量控 制方法 3 2渗透性 图 4 6给 出了振 捣时 间对混凝 土 渗透性 ( 透 水 性 、 透气 性 和氯离 子渗 透性 ) 的影 响 由图 4 6 可 以 看 出 ： ( 1 ) 对 于相 同流 动性混凝 土 ， 延长 振捣 时 间 ， 混 凝土 渗透性 总体 先降 低后增 大 ， 在最优 振捣 时 间时 ， 混凝土渗透性基本达到最低水平 ( 2 ) 提高混凝土坍 落度 ， 并振 捣适 宜 的时间 ， 可 以优 化混凝 土抗 渗 透性 能 ； 在最 优 振 捣 时 间 下 ， 当 混 凝 土 坍 落 度 由 ( 8 O -4 -_ 1 0 ) mm提 高 至( 2 0 0 _4 - 1 0 ) mm， 其 透水 性 、 透 气性 和 氯离 子渗透 性 分 别 降低 1 2 ， 5 2 和 1 8 上 述 结 果 表 明 ， 混凝 土 流动性 和振 捣时 间均影 响其 渗透 性 混凝 土流动 性 和 振 捣 时 间影 响 混凝 土渗 透 性 ， 其实 质在 于混 凝 土渗 透 性 与其 浇 筑 密 实 度 、 浇筑 均 匀度相关 图 7 9 给出了混凝土渗透性与电阻率的 关 系 由图 7 9可 以看 出 ： 对 于相 同流动 性混 凝 土 ， 董 黾 Q 喜 专 重 尝 图 4振捣时间对透水性 的影响 Fi g 4 Ef f e c t o f vi br a t i ng t i me on wa t e r pe r me a bi l i t y 8_ c 嚣 图 5 振捣 时间对透气性的影响 Fi g 5 Ef f e c t o f vi br a t i ng t i me on ai r pe r me a bi l i t y 巽 -。 d H o 图 6 振捣时间对氯离子渗透性的影响 Fi g6 Ef f e c t of vi br a t i n g t i me o n c hl o r i de i o n p e r me a b i l i t y 随混 凝土 电阻率 减小 ， 其透 水性 、 透气 性和氯 离 子渗 透性 逐步 降低 或逐 步 降低 后趋 于稳 定 混 凝 土 电 阻 率 低映射 其渗 透性 低 ， 但 是 电阻 率 最低 值 与 渗 透性 最低值并 非呈 对应 关 系 ， 原 因是 在 S R E R 内混 凝 土 电阻率保 持最 低值 ， 而 在 S RE R 起 点 至终 点 间混凝 土 G 逐步增 大 ， 可 以 导致 其 渗透 性 增大 ， 因此 需要 进 一步 划分 S R E R 图 1 0 1 2给出 了混凝 土渗 透性 与粗骨 料 分层 度 的关 系 由图 1 0 1 2可 知 ， 随 混凝 土粗骨料 分层 度增 大 ， 其 透水性 、 透气 性 和氯离 子渗 透性总体呈先降低后增高趋势 ， 塑性 、 流态和大流态 混凝土 S RE R 起 点 G 值 2 2 ， 1 8 和 2 5 ( 见 图 3 ) 均对 应低 渗透性 ； 如 果混 凝 土 G 继续 增 大 ， 混凝 土渗透 性 总体 呈增 长 趋 势 因此 以 S R E R起 点 为 判 别点 可 以避 免 S R E R 内混凝 土 G 增 加 致 使 其渗 透 U l1 0 0 I 1 0 一 畜( 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 张守祺 ， 等 ： 浇筑密实度 和均 匀度对结 构混凝 土耐久性的影响 8 O l U 蚕 =霎 皇0 - - - - - - Pl a s t i c c o nc r e t e 图 7 透水性与电阻率的关系 Fi g 7 W a t e r p er me a bi l i t y s e l e c t r i c a l r e s i s t i vi t y 8 嚣 薯 E l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y ( k n c m) 图 8 透气性与 电阻率 的关 系 Fi g 8 Ai r p e r me a b i l i t y 5 e l e c t r i c a l r e s i s t i vi t y 旨 星 勺 a_ o E l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y ( k f ) c m) 图 9 氯离 子渗透性与电阻率的关系 Fi g 9 Chl or i de i o n pe r me a bi l i t yU S e l e c t r i c a l r e s i s t i vi t y 性 增 加 的不利 影 响 综上 ， 电阻率 稳 定 区 间 起 点 映射 混 凝 土低 渗 透 性 ， 验 证 了 电阻率 稳 定 区 间法 量 化 控 制 混 凝 土 浇筑 密 实 度和 浇筑 均 匀 度 的有 效 性 对 于 3种 流态 混 凝 土， 依据混凝土渗透性一 振捣时间曲线 ( 见图 4 6 ) ， 在 设计 振 捣 时 间 范 围 内 ( 见 表 2 ) ， 相 比于 电阻 率 稳 定区间外部最高值， 即浇筑密实度和浇筑均匀度综 合 最差 状态 ， 由 电阻 率 稳 定 区间 法得 到 的混 凝 土 透 水性、 透 气 性 和 氯 离 子 渗 透 性 分 别 降 低 2 7 4 8 ， 2 9 6 4 和 8 l 3 3 3抗压 强度 图 1 3 给 出了振 捣 时 间 对 混凝 土抗 压 强度 的影 响 由图 1 3可知 ： 随振 捣 时间延 长 ， 混凝 土抗 压 强度 墨 鼋 富事 藿 墨 萝 图 1 0 透水性与粗骨料分层度的关系 Fi g1 0 W a t e r pe r me a bi l i t y s e pa r a t i on de g r e e o f CA 图 透气性与粗骨料分层度的关系 Fi g 1 1 Ai r pe r me a bi l i t y U S s e p ar a t i on de g r e e o f CA 鲁 _ 们 趸 _。 d 0 童 古 8 图 1 2 氯离子渗透性与粗骨料分层度的关系 Fi g 12 Chl o r i d e i o n p e r me a bi l i t y VS s e pa r a t i o n d e gr e e of CA 持续 增大 或持 续 增 大至 稳 定 ， 振 捣 时 间对 混 凝 土 抗 压强 度影 响 曲线 无 拐点 ， 表 明混 凝 土 抗 压强 度 对 过 度振 捣 的敏 感 性 不及 混 凝 土 渗透 性 图 1 4 ， 1 5给 出 了混凝 土抗 压 强度 与其 电阻 率 、 粗 骨 料分 层 度 的关 系 由图 1 4可 以看 出 ， 随混凝土 电阻率减 小 ， 其 抗 压 强 度逐 步增 大 ， 电阻率 最低 值对 应抗 压强 度最 高 值 由图 1 5可见 ， 随混凝土粗骨料分层度增大 ， 其抗压 强度缓慢增长 对于 3种流态混凝土 ， 依据振捣时间 对 混凝 土抗 压强度 影 响 曲线 ( 见 图 1 3 ) ， 相 比于 电 阻 率稳定区间外部最低值 ( 对应最小振捣 时间) ， 即浇 筑密实度和浇筑均匀度 综合最差状态 ， 由电阻率稳 定 区间法 得 到 的塑 性 、 流 态 和 大 流态 混 凝 土抗 压 强 度分 别增 大 1 2 ， 9 和 6 由此 可见 ， 混凝 土 渗透 口 一 g J 日 吕一 I I 疆0 00扫一 一 一 0日 H 矗 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 O 2 建筑材料学报 第 1 7卷 图 1 3 振捣时 间对抗压强度 的影响 Fi g 1 3 Ef f e c t o f vi br a t i n g t i me o n c o mpr e s s i v e s t r e ng t h 性对 浇筑密 实度 和浇筑 均匀 度变 化 的敏 感性 高 于抗 压强 度 ， 加 强浇 筑 质量 控 制 对 结 构混 凝 土 耐 久性 更 为重 要 3 4孔结构 振捣 时 间对混凝 土孔 结构 的影 响见表 3 由表 3 可 以看 出 ， 随振 捣 时 间延 长 ， 混 凝 土 孔 隙率 ( 体 积分 数 ) 、 阈值 孔径 、 宏观 孔 ( 5 0 0 A) 体 积分数 和多 害孔 ( 2 0 0 0 A) 体积 分数 均发 生 变化 ， 表 明 振捣 时 间延 长 ， 混凝土孔结构发生变化 例如 ， 振捣时 间由 2 0 S 延 长至 4 0 S ， 大流 态混凝 土孔 隙率 、 阈值 孔 径 和宏 观 图 1 4 抗压强度与 电阻率的关系 Fi g 1 4 Comp r e s s i ve s t r e n gt h V S e l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y 图 1 5 抗压强度与粗骨料分层度的关 系 Fi g 1 5 Co mp r e s s i ve s t r e ng t h s s e pa r a t i on d e g r e e o f CA 孔体积分数分别降低 6 ， 2 o , u 1 2 ； 振捣时间 由4 0 s 延长至 7 0 s ， 大流态混凝土多害孔 ( 2 0 0 0 A) 表 3混 凝 土 孔 结构 T a b l e 3 P o r e s t r u c t u r e s o f c o n c r e t e s Hi g h f l u i d 增 加 2 2 由于振 捣改 变 了混 凝 土 孔结 构 ， 致 使 混 凝 土 浇 筑 密实 度 和浇筑 均匀度 会影 响结构 混凝 土耐久 性 4 结论 ( 1 ) 混凝 土浇 筑密 实 度 和 浇筑 均 匀 度 均 决 定 于 材 料流 动性 和振 捣 时 间 ， 仅依 据 混 凝 土 流动 性 难 以 确定其浇筑密实度和浇筑均匀度 ， 不足以在浇筑期 控 制结 构混 凝土 耐久性 质量 ( 2 ) 振捣使浇筑密实度和浇筑均匀度 向矛盾方 向发展 ， 电阻率 稳定 区 间法 可 以量 化 判 定 混凝 土 浇 筑 密实 度和 浇筑 均匀度 综合 最优 状态 ( 3 ) 混凝 土流 动性 和 振 捣 时 间影 响其 结 构 耐 久 性 ， 实 质在 于 昆 凝 土浇 筑密 实度 、 浇筑均 匀度 对其 渗 透性 有一定 影 响作 用 电 阻率 稳定 区 间起 点 映 射混 凝 土低渗 透性 ， 可 用 于 控制 结 构 混 凝 土浇 筑 质 量 以 提 升结构 混凝 土 耐久 性 在 所 设 计 的混 凝 土 坍 落度 和振 捣 时间范 围内 ， 相 比 于浇 筑 密 实度 和 浇 筑 均匀 度综 合最 差状 态 ， 由电 阻率 稳 定 区 间法 得 到 的 混凝 土透 水性 、 透气 性和 氯离 子渗 透 性分 别 降 低 2 7 4 8 ， 2 9 6 4 和 8 1 3 ( 4 ) 相 比混 凝土 抗压强 度 ， 混凝土 渗透性 对 浇筑 密 实度 和浇筑 均 匀度 的变 化 更 为敏 感 ， 加 强 浇 筑质 量 控制对 结构 混凝 土耐久 性更 为重要 ( 5 ) 延长 振捣 时 间 ， 可 以 改变 混 凝 土孔 结 构 在 浇 筑密实后 ， 继 续 延 长 振捣 时 间对 大 流态 混 凝 土孔 隙 率无影 响 ， 但 是增 加 了多害孔 数量 B d 窆 ， u 苛寰2 0 去 器 I d 蜀o U 铝 J ， I I o 。 0 _l Q旨0 U 犍 靠 ， 【 I 0 J 1 l I d 吕0 U 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 期 张守祺 ， 等 ： 浇筑 密实 度和均匀度对结构混凝土耐久性的影响 8 O 3 参 考文 献 ： 1 2 3 4 5 6 GJ OR V Du r a b i l i t y o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s J Ar a b i a n J o u r n a l f o r S c i e n c e a n d En g i ne e r i n g， 2 0 1 1， 3 6 ( 2 )： 1 5 1 - 1 7 2 陈肇元 完善技术标 准， 提供性 能切合工