1.水泥混凝土高频振动搅拌试验方案

在梳理掌握了关于水泥混凝土高频振动有关的机理之后，需要依托于有关机理作为理论支撑，开展试验进行性能影响探究。

1.1试验方案的确定

图1 试验方案技术路线图

本次探究的试验方案技术路线图如图1所示，以不同的振动频率作为试验变量，将某类高频振动搅拌机械的固定频率强制搅拌作为试验参照组，将该类高频振动搅拌机械的5种不同搅拌频率作为试验组，最终统计分析各对应搅拌频率水泥混凝土试块的工作性指标（坍落度），力学性能指标（第3天、第7天、第28天时的抗压强度、第28天时的劈裂抗拉强度）。

1.2试验混凝土配合比确定

试验混凝土的配合比确定内容，包含混凝土的配置比强度、混凝土的水胶比。

（1）混凝土的配置比强度

根据现行最新的《混凝土配合比设计规程》，本次试验所用C40混凝土的配制强度，需满足式3所示的力学函数条件。

（式3）

在式3中，f_cu,o表示本次试验所用混凝土的配制强度，其单位为MPa；f_cu,k表示本次试验所用混凝土的设计标准强度等级值，其单位为MPa；σ表示混凝土的设计标准强度等级值标准差，其单位为MPa。

由于本次试验用混凝土规格为C40，因此f_cu,k=40MPa，另外通过查阅最新的《混凝土配合比设计规程》可知，C40混凝土的设计标准强度等级值标准差σ=5MPa，因此通过式3计算得出本次试验所配制的混凝土配制强度f_cu,o=48.2MPa。

（2）混凝土的水胶比

根据有关混凝土性能的研究表明，配制水泥混凝土时，其水胶比的计算式如式4所示。

（式4）

在式4中，W/B表示配制混凝土的水胶比；α_a和α_b分别表示回归系数，在本次实验中，α_a的值计为0.53，α_b的值计为0.20；f_b表示配制混凝土的胶凝材料在第28天时的胶砂强度值，其单位为MPa。由于本次试验拟采用的水泥规格型号为42.5，借助式4计算得出C40配制混凝土的水胶比为0.43。

（3）混凝土的配料比例

紧密围绕本次试验所用C40配制混凝土的配制比强度需求（48.2MPa）和水胶比需求（0.43），最终得出如表1所示的配料比例表。

表1 C40试验混凝土的配料比例表

1.3试验设备及测试指标的确定

本次试验所用的滚筒式振动搅拌机，其三个类别的参数如下。

（1）滚筒传动参数

试验所用滚筒式振动搅拌机的电机额定转速为960r/min，电机功率为3KW，带传动传动比为4.33，摩擦轮传动比为6.67。

（2）滚筒振动参数

试验所用滚筒式振动搅拌机的型号为ZN-50，额定功率为1.5KW，空载振幅为1mm，

额定转速为2840r/min。

（3）激振器电机参数

试验所用滚筒式振动搅拌机的激振器电机，型号为ZN-70，额定频率为50HZ，额定功率为1.5KW，空载转速为2840r/min，额定电流为3.4A，空载振幅为1.5mm。

2.高频振动试验与混凝土性能影响的结果分析

利用前文所确定的高频振动机械设备型号及有关机械设备技术参数，将该类搅拌机械的激振器额定频率50HZ设置为试验参照组。用该机械激振器，将60HZ、70HZ、80HZ、90HZ、100HZ这5种频率设置为试验组。得出的混凝土试块有关性能统计结果如表2所示。

表2 不同激振频率所制C40试验混凝土块性能统计表

经过表2的试验统计结果可以看出，对于工作性指标（坍落度），当高频振动机械的激振频率从50HZ逐渐增长至100HZ的过程中，坍落度从204mm增长至206mm，因此高频振动对于本次试验混凝土的坍落度影响很小。另一方面，从试块的抗压强度变化来看，第3天、第7天、第28天时的试块抗压强度均有明显增长，因此适当提升振动频率，有助于提升混凝土的抗压强度；从试块的劈裂抗拉强度变化来看，振动频率变化对于试块的劈裂抗拉强度影响不大。综合上述，高频振动机械对于水泥混凝土的抗压强度具有一定的积极影响，适度增加高频振动机械的激振器频率，可以提升混凝土相应龄期的抗压强度。

结语

为了探究高频振动机械对于水泥混凝土的性能影响，通过梳理总结有关高频振动搅拌机理，以有关机理作为理论支撑，而后开展试验方案设计、试验结果分析，并得出适度提升高频振动机械的激振频率，对于提升水泥混凝土抗压强度具有一定积极影响的结论。

参考文献

[1]秦仁杰,张认,邓洛斌,刘学鹏.高频振动搅拌配制C50机制砂混凝土性能[J].兰州理工大学学报,2021,47(01):144-149.