在水泥膠砂振實(shí)試驗(yàn)中,振實(shí)時(shí)間(即振動(dòng)次數(shù))是影響試件成型質(zhì)量和強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵因素之一,GB/T 17671-2021標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定,水泥膠砂需分兩層裝模,每層振實(shí)60次,總振實(shí)次數(shù)為120次,振實(shí)時(shí)間需控制,若振實(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短,都會(huì)對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響,具體詳細(xì)影響及原理如下:
1.分析振實(shí)時(shí)間過(guò)短(每層振實(shí)次數(shù)<60次,總振實(shí)次數(shù)<120次)對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響。振實(shí)的目的是排出水泥膠砂內(nèi)部的空氣,使膠砂密實(shí),骨料均勻分布,形成結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度穩(wěn)定的試件。當(dāng)振實(shí)時(shí)間過(guò)短,振動(dòng)次數(shù)不足時(shí),無(wú)法充分排出膠砂內(nèi)部的氣泡,導(dǎo)致試件內(nèi)部存在大量空隙,這些空隙會(huì)成為試件的薄弱環(huán)節(jié),在進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)時(shí),應(yīng)力會(huì)集中在空隙處,導(dǎo)致試件容易斷裂,進(jìn)而使檢測(cè)出的強(qiáng)度值偏低。
具體來(lái)說(shuō),振實(shí)時(shí)間過(guò)短的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:
一是密實(shí)度不足,膠砂內(nèi)部氣泡含量過(guò)多,試件孔隙率增大,結(jié)構(gòu)松散,抗壓、抗折強(qiáng)度均會(huì)顯著下降;
二是強(qiáng)度離散性大,由于不同部位的膠砂排氣程度不同,有的部位氣泡多,有的部位氣泡少,導(dǎo)致試件各部位的密實(shí)度不均勻,強(qiáng)度差異較大,試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性差,無(wú)法準(zhǔn)確反映水泥的實(shí)際強(qiáng)度性能;
三是試件表面質(zhì)量差,振實(shí)不足會(huì)導(dǎo)致膠砂無(wú)法充分填充試模的各個(gè)角落,試件表面容易出現(xiàn)凹陷、蜂窩、麻面等缺陷,這些缺陷會(huì)進(jìn)一步降低試件的強(qiáng)度,同時(shí)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
例如,若每層振實(shí)次數(shù)僅為40次,比標(biāo)準(zhǔn)要求少20次,膠砂內(nèi)部的氣泡無(wú)法充分排出,試件孔隙率會(huì)增加5%~10%,抗壓強(qiáng)度可能會(huì)降低10%~15%,且不同試件之間的強(qiáng)度偏差會(huì)明顯增大,導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)效,需要重新進(jìn)行試驗(yàn)。此外,振實(shí)時(shí)間過(guò)短還可能導(dǎo)致膠砂與試模內(nèi)壁結(jié)合不緊密,脫模時(shí)容易出現(xiàn)試件破損,影響試驗(yàn)進(jìn)度。
接下來(lái)分析振實(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(每層振實(shí)次數(shù)>60次,總振實(shí)次數(shù)>120次)對(duì)水泥膠砂強(qiáng)度的影響。很多人誤以為振實(shí)時(shí)間越長(zhǎng),試件越密實(shí),強(qiáng)度越高,但實(shí)際上,振實(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生相反的效果,導(dǎo)致水泥膠砂出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象,進(jìn)而降低試件強(qiáng)度。
振實(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),持續(xù)的振動(dòng)會(huì)使水泥膠砂中的骨料在重力作用下下沉,而水泥漿和水分則會(huì)上浮,形成分層現(xiàn)象,即骨料集中在試件下部,水泥漿和浮漿集中在試件上部,這種離析現(xiàn)象會(huì)破壞膠砂的均勻性,導(dǎo)致試件結(jié)構(gòu)分層,強(qiáng)度下降。具體影響表現(xiàn)為:一是試件上部強(qiáng)度偏低,由于上部主要是水泥漿和浮漿,骨料含量少,結(jié)構(gòu)松散,抗壓、抗折強(qiáng)度明顯低于正常試件;二是試件整體強(qiáng)度不均勻,上下部強(qiáng)度差異較大,導(dǎo)致強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果失真,無(wú)法反映水泥的真實(shí)強(qiáng)度;三是泌水現(xiàn)象嚴(yán)重,過(guò)多的水分上浮會(huì)在試件表面形成一層水膜,影響水泥的水化反應(yīng),降低水泥石的強(qiáng)度,同時(shí)水膜會(huì)導(dǎo)致試件表面起砂、開(kāi)裂,進(jìn)一步影響試件質(zhì)量。
例如,若每層振實(shí)次數(shù)達(dá)到80次,比標(biāo)準(zhǔn)要求多20次,膠砂會(huì)出現(xiàn)明顯的泌水、離析,試件上部浮漿厚度增加,下部骨料堆積,抗壓強(qiáng)度可能會(huì)降低8%~12%,且試件容易出現(xiàn)分層開(kāi)裂,影響試驗(yàn)的有效性。此外,振實(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)還會(huì)加速設(shè)備部件的磨損,增加設(shè)備故障的發(fā)生率,同時(shí)浪費(fèi)時(shí)間和能源,降低試驗(yàn)效率。
需要強(qiáng)調(diào)的是,GB/T 17671-2021標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“每層振實(shí)60次"是經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證的優(yōu)振實(shí)參數(shù),能夠在保證充分排氣、試件密實(shí)的同時(shí),避免出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象,確保試件強(qiáng)度穩(wěn)定、試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。因此,在實(shí)際操作中,必須嚴(yán)格控制振實(shí)時(shí)間,每層振實(shí)次數(shù)嚴(yán)格控制為60次,不得隨意增加或減少振實(shí)次數(shù),若因設(shè)備故障、操作失誤導(dǎo)致振實(shí)次數(shù)偏差,需重新制備膠砂、成型試件,確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
此外,振實(shí)時(shí)間的控制還需結(jié)合膠砂的流動(dòng)性,若膠砂流動(dòng)性較差,可在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整振實(shí)時(shí)間,但需經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,確保不會(huì)對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響;若膠砂流動(dòng)性過(guò)好,需嚴(yán)格控制振實(shí)時(shí)間,避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

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