近年來(lái)，混凝土平面真空脫水工藝已廣泛應(yīng)用于水泥混凝土道路、機(jī)場(chǎng)道坪、市政交通及預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆工程等領(lǐng)域，其優(yōu)越性已得到社會(huì)的重視與承認(rèn)。對(duì)于現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，梁、柱的垂直面真空脫水顯得更為重要。研究及工程實(shí)踐表明，對(duì)現(xiàn)澆混凝土梁、柱進(jìn)行垂直面真空脫水，可以提高工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。
混凝土垂直面真空脫水作用機(jī)理
混凝土垂直面真空脫水工藝是利用混凝土真空脫術(shù)專用設(shè)備，借助大氣壓與吸墊內(nèi)形成的真空負(fù)壓間的壓力差，克服混凝土顆粒間的內(nèi)聚力和粘附力，使混凝土結(jié)構(gòu)受到各向擠壓作用，將混凝土內(nèi)多余的水分和空氣排出，以達(dá)到改善混凝土性能的目的。
對(duì)現(xiàn)澆混凝土梁、柱進(jìn)行垂直面真空脫水時(shí)，真空度首先沿模板內(nèi)周邊傳播�，F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)模板與混凝土體接觸面粘結(jié)最差，真空度傳遞時(shí)受到的阻力最小，因此最易穿透。當(dāng)模板內(nèi)周邊形成真空壓力差后，即向混凝土滲透。模板內(nèi)的混凝土體受到來(lái)自周邊的各向壓縮力作用，固體顆粒相互靠近，溶解在水中的空氣形成氣泡，產(chǎn)生體積膨脹。氣泡體積膨脹帶來(lái)的擠壓作用使得混凝土內(nèi)部的游離水排出，隨同氣泡一起，被捕吸到混凝土體外，致使混凝土內(nèi)部水灰比降低，密實(shí)度提高。受真空擠壓作用，混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)也得到了明顯改善，大孔被分割成若干個(gè)微細(xì)孔，骨料與水泥漿體間的水膜層減薄，界面缺陷減少，粘結(jié)力增強(qiáng)。
混凝土垂直面真空脫水工藝參數(shù)的選擇
有效真空作業(yè)深度
通過(guò)對(duì)混凝土柱垂直面真空脫水過(guò)程中各個(gè)部位真空度的實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，真空度向混凝土深度傳播過(guò)程中的衰減幅度很大，傳播速度較慢，當(dāng)混凝土垂直面真空作業(yè)深度為200mm時(shí)，20min后試驗(yàn)柱中心混凝土才能受到較微弱的真空度作用（0.005~0.010MPa）。當(dāng)作業(yè)深度為300mm時(shí)，真空作業(yè)30min后才能在試驗(yàn)柱中心測(cè)得約0.01MPa的真空度；當(dāng)作業(yè)深度為400mm時(shí)，40min后柱中心可獲得0.01MPa的真空度。當(dāng)作業(yè)深度為500mm時(shí)，即使抽吸時(shí)間延長(zhǎng)至70min，柱中心仍無(wú)真空度顯示�？梢�(jiàn)，垂直面混凝土真空脫水的有效作業(yè)深度約為400mm。對(duì)于寬度大于400mm的混凝土梁或柱，應(yīng)采用雙面布?jí)|同時(shí)進(jìn)行真空作業(yè)的方法，以確保脫水效果。
真空度
對(duì)混凝土梁、柱等現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直面真空脫水時(shí)，真空度對(duì)脫水率的影響與平面真空脫水規(guī)律基本一致，但有效的真空度范圍不同，由圖3-19-1可知，真空度小于0.04MPa時(shí)，脫水率隨著真空度的加大，幾乎呈直線提高。當(dāng)真空度大于0.04MPa時(shí)，盡管混凝土的脫水率仍隨真空度的上升而提高，但提高幅度很小。當(dāng)真空度上升到0.072MPa左右，混凝土的脫水量最大，再提高真空度，混凝土的脫水量不僅沒(méi)有增加，反而有下降趨勢(shì)。
真空作業(yè)時(shí)間
混凝土垂直面真空脫水作業(yè)時(shí)間，一般要比平面真空脫水時(shí)間長(zhǎng)。圖3-19-2所示垂直面真空脫水作業(yè)時(shí)間與脫水量間的關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可得到如下關(guān)系式：
式中 ΔW——真空脫水量；
t——真空作用時(shí)間
K——常數(shù)
η——脫水率
實(shí)際施工時(shí)可參照表3-19-1選擇真空作業(yè)時(shí)間。
脫水率
試驗(yàn)研究表明，并非混凝土的真空脫水率越高混凝土性能越好。因此，在對(duì)混凝土進(jìn)行真空脫水時(shí)，存在一個(gè)最佳脫水率范圍，即在此范圍內(nèi)，對(duì)混凝土性能改善最有利。與平面真空脫水相比較，垂直面混凝土真空脫水的速度較慢，最佳脫水率較低。當(dāng)水泥開始初凝時(shí)，再延長(zhǎng)真空作業(yè)時(shí)間，顯然對(duì)混凝土性能不利。根據(jù)試驗(yàn)及工程施工經(jīng)驗(yàn)，垂直面混凝土真空脫水率以8%~15%為宜。
工程應(yīng)用
XX培訓(xùn)中心教學(xué)大樓及某些小區(qū)混凝土施工中采用了垂直面真空脫水技術(shù)�，F(xiàn)僅以揚(yáng)州試驗(yàn)工程為例，對(duì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行粗略剖析。
工程概況及施工工藝
XX培訓(xùn)中心教學(xué)大樓采用混合結(jié)構(gòu)框架，總建筑面積3488m2，分A、B、C三個(gè)區(qū)，A區(qū)為4層磚混結(jié)構(gòu)，B區(qū)為5層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，C區(qū)為2層現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。垂直面真空脫水試驗(yàn)在B區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)柱截面尺寸為500mm×500mm，試驗(yàn)梁截面尺寸為250mm×450mm。B區(qū)混凝土梁、柱澆筑量為297.14m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C18，混凝土施工坍落度要求為3~5cm，水灰比為0.52，原設(shè)計(jì)每立方米混凝土的水泥用量為325kg，實(shí)際用量為300kg。
實(shí)際施工的工藝流程入圖3-19-3。
混凝土采用雙面布?jí)|，梁為單面布?jí)|，真空腔板拼裝如圖3-19-4所示。
現(xiàn)場(chǎng)真空脫水率測(cè)量
部分混凝土梁、柱的真空脫水率測(cè)量結(jié)果列于表3-19-2。
強(qiáng)度試驗(yàn)
因?qū)嶋H工程結(jié)構(gòu)不宜鉆芯取樣測(cè)量混凝土的強(qiáng)度，所以采用直接回彈測(cè)量法和試塊間接測(cè)量法對(duì)混凝土柱、梁進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)，表3-19-3所列為各層次平均試驗(yàn)結(jié)果。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
1.真空脫水提高了混凝土早期強(qiáng)度，加快了模板周轉(zhuǎn)率。由試驗(yàn)可知，垂直面真空脫水后混凝土48h強(qiáng)度達(dá)到5.03MPa，試驗(yàn)柱脫模時(shí)間可由原來(lái)的7d提前到48h，梁的脫模時(shí)間也可從原來(lái)的28d提前到20d左右。該工程節(jié)省模板402.8m2，且工期提前，節(jié)省人工費(fèi)數(shù)千元。
2.真空脫水使混凝土實(shí)際單位用水量減小，水灰比降低，混凝土強(qiáng)度提高。在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，每立方米混凝土可減少水泥用量25kg。該工程共節(jié)約水泥7.43t。
3.由于真空脫水，混凝土中的游離水大大減少，抗凍性明顯提高。
4.真空作業(yè)后，在作業(yè)面表面留下了真空腔板氣泡所形成的均布麻點(diǎn)，為工程裝飾提供了有利條件，可直接在其表面抹灰粉刷。
僅此一項(xiàng)，試驗(yàn)工程就減少傳統(tǒng)噴漿面積726m2。采用垂直面混凝土真空脫水工藝，該工程B區(qū)獲得直接經(jīng)濟(jì)效益上萬(wàn)元，降低工程造價(jià)6%左右。
