近年來，混凝土平面真空脫水工藝已廣泛應用于水泥混凝土道路、機場道坪、市政交通及預制構(gòu)件、現(xiàn)澆工程等領域，其優(yōu)越性已得到社會的重視與承認。對于現(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。研究及工程實踐表明，對現(xiàn)澆混凝土梁、柱進行垂直面真空脫水，可以提高工程質(zhì)量，加快施工進度，降低工程造價。

混凝土垂直面真空脫水作用機理

混凝土垂直面真空脫水工藝是利用混凝土真空脫術專用設備，借助大氣壓與吸墊內(nèi)形成的真空負壓間的壓力差，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，以達到改善混凝土性能的目的。

對現(xiàn)澆混凝土梁、柱進行垂直面真空脫水時，真空度首先沿模板內(nèi)周邊傳播。現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)模板與混凝土體接觸面粘結(jié)最差，真空度傳遞時受到的阻力最小，因此最易穿透。當模板內(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微細孔，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。

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

通過對混凝土柱垂直面真空脫水過程中各個部位真空度的實測發(fā)現(xiàn)，真空度向混凝土深度傳播過程中的衰減幅度很大，傳播速度較慢，當混凝土垂直面真空作業(yè)深度為200mm時，20min后試驗柱中心混凝土才能受到較微弱的真空度作用（0.005~0.010MPa）。當作業(yè)深度為300mm時，真空作業(yè)30min后才能在試驗柱中心測得約0.01MPa的真空度；當作業(yè)深度為400mm時，40min后柱中心可獲得0.01MPa的真空度。當作業(yè)深度為500mm時，即使抽吸時間延長至70min，柱中心仍無真空度顯示�？梢�，垂直面混凝土真空脫水的有效作業(yè)深度約為400mm。對于寬度大于400mm的混凝土梁或柱，應采用雙面布墊同時進行真空作業(yè)的方法，以確保脫水效果。

真空度

對混凝土梁、柱等現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進行垂直面真空脫水時，真空度對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，脫水率隨著真空度的加大，幾乎呈直線提高。當真空度大于0.04MPa時，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有增加，反而有下降趨勢。

真空作業(yè)時間

混凝土垂直面真空脫水作業(yè)時間，一般要比平面真空脫水時間長。圖3-19-2所示垂直面真空脫水作業(yè)時間與脫水量間的關系。根據(jù)試驗結(jié)果，可得到如下關系式：

式中  ΔW——真空脫水量；

         t——真空作用時間

         K——常數(shù)

        η——脫水率

    實際施工時可參照表3-19-1選擇真空作業(yè)時間。

脫水率

試驗研究表明，并非混凝土的真空脫水率越高混凝土性能越好。因此，在對混凝土進行真空脫水時，存在一個最佳脫水率范圍，即在此范圍內(nèi)，對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。當水泥開始初凝時，再延長真空作業(yè)時間，顯然對混凝土性能不利。根據(jù)試驗及工程施工經(jīng)驗，垂直面混凝土真空脫水率以8%~15%為宜。

工程應用

XX培訓中心教學大樓及某些小區(qū)混凝土施工中采用了垂直面真空脫水技術�，F(xiàn)僅以揚州試驗工程為例，對其技術經(jīng)濟效益進行粗略剖析。

工程概況及施工工藝

XX培訓中心教學大樓采用混合結(jié)構(gòu)框架，總建筑面積3488m2，分A、B、C三個區(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在B區(qū)進行。試驗柱截面尺寸為500mm×500mm，試驗梁截面尺寸為250mm×450mm。B區(qū)混凝土梁、柱澆筑量為297.14m3，混凝土強度等級為C18，混凝土施工坍落度要求為3~5cm，水灰比為0.52，原設計每立方米混凝土的水泥用量為325kg，實際用量為300kg。

實際施工的工藝流程入圖3-19-3。

混凝土采用雙面布墊，梁為單面布墊，真空腔板拼裝如圖3-19-4所示。

現(xiàn)場真空脫水率測量

部分混凝土梁、柱的真空脫水率測量結(jié)果列于表3-19-2。

強度試驗

因?qū)嶋H工程結(jié)構(gòu)不宜鉆芯取樣測量混凝土的強度，所以采用直接回彈測量法和試塊間接測量法對混凝土柱、梁進行強度對比試驗，表3-19-3所列為各層次平均試驗結(jié)果。

技術經(jīng)濟分析

1.真空脫水提高了混凝土早期強度，加快了模板周轉(zhuǎn)率。由試驗可知，垂直面真空脫水后混凝土48h強度達到5.03MPa，試驗柱脫模時間可由原來的7d提前到48h，梁的脫模時間也可從原來的28d提前到20d左右。該工程節(jié)省模板402.8m2，且工期提前，節(jié)省人工費數(shù)千元。

2.真空脫水使混凝土實際單位用水量減小，水灰比降低，混凝土強度提高。在保證混凝土強度的前提下，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，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，試驗工程就減少傳統(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)濟效益上萬元，降低工程造價6%左右。