真空法混凝土

真空作業法是藉助於真空負壓，將水從剛成型的混凝土拌和物中排出，同時使混凝土密實的一種成型方法。用真空作業法成型的混凝土稱作真空混凝土。

基本介紹

• 中文名：真空法混凝土
• 外文名：The vacuum method of concrete
• 定義：藉助於真空負壓，將水排出
• 作業方式：表面真空作業和內部真空作業
• 類型：混凝土
• 學科：土木工程

真空混凝土的定義及特點

（一）真空混凝土的定義

混凝土真空脫水作業，即是對剛澆築完畢的混凝土，藉助於真空負壓原理抽出一部分多餘水和空氣，降低水灰比，提高混凝土的密實度，達到防水、抗滲目的的一種成型力法。用真空作業法成型的混凝土，稱真空混凝土。

目前國內的具體作業是：在剛澆築完的混凝土表面上，鋪一層塑膠網片，再用不透氣的頂部蓋布將塑膠網片蓋住。然後用真空泵抽出頂部蓋布與混凝土表面之間的空氣，形成一定的真空度，混凝土中的一部分水便被吸住。

（二）混凝土真空作業的特點

目前，混凝土主要採用振動成型，其設備簡單，操作方便，效果良好，但它噪聲大，能耗多，機械磨損嚴重。混凝土真空作業法，既避免了振動成型的缺點，又能有效地排除混凝土中多餘的水分，使混凝土拌合物得到密實，是一項有發展前途的技術。

混凝土真空作業分類

真空混凝土按真空作業的方式不同分為兩種。

（一）表面真空作業

表面真空作業是在混凝土構件的上、下表面或側表面布置真空腔，然後進行真空吸水。上表面真空作業適用於道路、機場跑道、樓面及預製混凝土平板的施工；下表面真空作業適用於薄殼、隧道頂板等結構物；對於水池、橋墩、水壩等則可採用側表面真空作業。有時，根據需要還可將上述幾種方法綜合使用。

（二）內部真空作業

內部真空作業是利用插入混凝土內部的真空管進行的，在不能實現表面作業的情況下可採用此法。對於一些設有預留孔道的構件或構築物，如能直接利用結構的預留孔道布置真空管進行內部真空作業則尤為適宜。一般說來，內部真空作業比較複雜，實際工程中套用較少。

真空作業基本原理

（一）擠壓脫水原理

在真空泵抽氣時，真空腔內即形成部分真空，混凝土拌合物內的部分多餘水分和空氣不斷被吸出；同時，由於部分真空所產生的壓力差，使拌合物受到機械擠壓。當真空腔內的真空度為65～70kPa時，可對新拌的混凝土拌合物表面產生850～920Pa的負壓作用，相當於對每1m²混凝土拌合物表面作用8592kN的擠壓力。擠壓作用，更加加強了水和空氣被排出的能力，顯著地提高了混凝土的密實度，使體積收縮降為0.5%～1.5%。

（二）過濾脫水原理

這種原理是認為混凝土拌合物是一個濾水器，在由大氣壓與真空負壓之間所形成的壓差作用下，濾液游離水通過過濾介質而脫出。並假定，真空向拌合物內部傳播，被束縛在拌合物中的小氣泡產生附加膨脹壓力，使其容積增大，產生了擠水作用。這種原理只有在混凝土一面有可能從外部滲入空氣的情況下，才是正確的，而且沒有考慮到脫水過程中拌合物的體積壓縮及三相結構不斷變化對脫水密實的影響。

對上述兩種脫水原理的闡述，結合實際工藝過程的分析表明，前者大致符合於真空處理的前期，而後者大致符合乾真率處坪的後期。

對混凝土性能的影響

瑞典學者在系統地研究了真空脫水原理的同時，對比了真空脫水對混凝土有關技術性能的影響。

混凝土內部結構發生變化

混凝土真空處理工藝是將混凝土拌合物澆注入模後，先振動使混凝土充滿模板並初步密實，然後開動真空設備，在壓差作用下再進一步密實。

混凝土經振搗後，粗集料向底部下沉，而細集料、水泥和水都向頂部移動。在成型過程中，水灰比不斷發生變化，見表。

成型過程	攪拌後	不同密實工藝方法
		振搗後	真空脫水後
上部水灰比; 下部水灰比	0.72	0.83; 0.70	0.47; 0.58

試驗表明，攪拌後混凝土的水灰比為0.72，振搗後底部水灰比減為0.70，而頂部水灰比增為0.83。經真空脫水後，混凝土的水灰比由0.70降為0.58，特別是在混凝土的上部，與振搗後相比，水灰比由0.83降為0.47。因此，真空脫水能提高混凝土的強度，特別是克服了由於振搗引起表面強度下降的特點。

用電子顯微鏡進行微觀分析表明，混凝土經真空脫水後毛細管結構也發生了變化。未經真空脫水處理的混凝土混合物中的水泥顆粒之間距離較大，因而容易滲入水。經過真空脫水後，水泥顆粒之間距離減小，靠得較緊，毛細管變細，上口變小，使水不易滲入。尤其是經過表面抹光以後，毛細管上部被破壞，水更不易滲入。

對混凝土物理力學性能的影響

1．混凝土強度

由於混凝土拌合物孔隙中的自由水大量脫出，孔壁形成彎月面，並產生使孔壁收縮的微管壓力，將混凝土顆粒擠緊，使混凝土的內聚力和內摩擦力增加，提高了拌合物的初始強度，為快速脫模、表面處理（壓光、抹面）創造了有利條件，如果再施以蒸汽養護時還可以取消或縮短預養時間，加快升溫，使養護周期大大縮短。

(1)抗壓強度

真空脫水大大提高了混凝土的抗壓強度。試驗資料表明，1d齡期抗壓強度可提高5%，特別是上部混凝土的強度，可提高94%；28d齡期抗壓強度可提高30%左右，上部強度可提高57%。真空脫水混凝土的上層強度的發展規律與基準混凝土一樣，但上、下層強度的情況不一樣。真空脫水混凝土的上層強度高於下層強度。摻入加氣劑後，真空脫水混凝土的強度也提高較多，但提高的幅度不如不摻加氣劑的混凝土。

(2)抗拉強度和抗彎強度

真空脫水使混凝土劈裂抗拉強度提高約10%左右，抗彎強度提高約15%以上。

試驗結果表明，影響真空混凝土強度的主要因素是水灰比（W/C），其次是砂石比（S/G）。即水灰比為0.60、砂石比為0.65是較為合理的配合比。當然，合理的工藝（如脫水率——抽水量△W與加水量w之比）對強度也有較入影響。其他還有集料的粒徑及級配、水泥用量等，也都具有不同程度的影響。

2．混凝土表觀密度

真空脫水能增加混凝土的表觀密度，28d齡期增加約2%，上部混凝土表觀密度增加約3%。

3．混凝土收縮值

真空脫水能降低混凝土的收縮值，但在各個部位的影響程度不同。上部是真空脫水的作業面，其收縮值降低最多，約為70%，下部的收縮值降低最少。

4．混凝土耐磨性

真空脫水能大大提高混凝土的耐磨性。試驗結果表明，混凝土表面經真空脫水和機械抹面後，其耐磨性可提高30%～50%，如果經二次抹光，則可提高100%。因而，道路、機場跑道、樓地面等結構，如採用真空吸水作業處理，則可延長其使用壽命。

5．混凝土粘結力

由於混凝土與鋼筋界面處的過渡層得到改善，使混凝土與鋼筋的粘結力增強。與此類似，新老混凝土之間的粘結力也有所提高。一般情況下，真空混凝土與鋼筋或與老混凝土之間的粘結力可提高30%～50%。