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【摘 要】对混凝土真空吸水工艺的原理、主要工艺流程进行阐述。
【关键词】水泥混凝土路面；真空吸水
0.概述
长期以来，在水泥混凝土路面施工中，人们为了制造优质高强度混凝土，进行过不懈的努力。目前，已经成熟的一种方法是采用真空吸水工艺，将混凝土中多余的水份和空气尽量排出，使混凝土进一步脱水密实。采用真空吸水工艺，能解决干硬性混凝土施工操作的困难，能有效防治混凝土表面缩裂，缩短整平、抹面、拉毛、拆模工序的间隔时间，能节约水泥，提高混凝土的耐久性，缩短施工养护周期，降低能耗。目前，在公路、城市道路、机场、停车场的水泥混凝土路面施工中，真空吸水工艺正被广泛的推广和应用。
1.工艺原理
新鲜的混凝土是由固相、液相和气相组成的非均匀多相分散介质。固相主要是集料；液相主要是水泥悬浮液，并包括游离水、孔隙水和固相表面吸附水；气相则是单独存在或含于水中的大小气泡，以及吸附于固相表面的气膜。混凝土中的多余水份即为实验室给出的配合比中的水减去水泥水化热所需的水之差。水化热所需的水可通过计算确定。真空吸水就是在混凝土浇筑振动成型后，在其表面放置真空吸水装置，用真空泵产生压力差，对混凝土施加挤压抽吸作用，去除多余水份和气泡使混凝土密实。
水泥混凝土路面一般采用上脱水法进行真空处理，先将混凝土浇筑入模，经振捣成型后，在其表面覆盖真空吸垫，利用真空吸水机形成真空，此时与脱水孔（面）接触的混凝土内压力下降，在大气压力与真空吸垫负压间的压力差作用下，混凝土内的部分多余水份及空气被排出。
真空处理前，混凝土表面均匀作用着压力P，略去真空吸垫重量产生的压力，其值等于大气压P0。混凝土内部任一点x处的绝对静水压力为PX=P+γhX，γ---液相容重，hX---x点距砼表面的高度。
真空处理时，若真空吸垫形成的真空度为PV，则作用在脱水孔处混凝土表面的压力下降为：P1=P-PV，
绝对静水压力相应下降为：
PX1=PX-PV=P+γhX-PV，
作用在不透气面混凝土上的压力上升为：
P2=P+PV[PS/(1-PS)]。
PV---真空度，即真空表读数。
PS---脱水孔面积与表面积之比。
此时，出现压力差△P：
△P= P2- PX1= PV [1/(1-PS)]+γhX
其中，PV [1/(1-PS)]即为作用在混凝土混合物上的外荷载，它在数值上随着PS的增加而增加。
在压力差△P的作用下，产生的游离水被排出。由于混凝土近似为连续充水微系统，所以游离水可以连续排出，与此同时混凝土中的固相颗粒，在外荷载的作用下被压缩密实，不断挤压游离水和气泡，并填充它们移动后留下的孔隙，保证了液相仍处于连续状态。没有这种压缩和填充作用，液相的连续性即被破坏，内部孔隙出现真空状态，从而阻碍进一步脱水。
可见混凝土上脱水真空处理的脱水密实，与普通正压挤水密实的方法一样，本质上都是在外荷载作用下的挤压压缩密实。
2.工艺流程
水泥混凝土路面真空吸水工艺流程如下：基层整平及处理→安装模板→混凝土搅拌制备（含试块制作）→振动摊平→真空处理→表面处理→压纹→路面切缝→浇筑填料→养护。
3.主要施工方法
3.1振动摊平
混凝土浇筑入模后，首先用插入式振捣器振捣密实，特别是边角部位需充分密实，然后采用混凝土摊铺机进行振动摊平，至少来回振动三次，移动速度为1m/min，摊铺机功率大，振动效果好，对模板冲击力大，使用时应经常检查模板的稳定情况。
3.2真空处理
（1）振动刮平后，立即进行真空吸水处理，一般不宜超过半小时，静停时间过长，会影响脱水效果，特别是露天作业，影响更为明显。
（2）真空处理前，先向真空泵和水箱内注水，使水面与箱内管口一平，然后检查真空泵的密封性能，方法是堵住真空泵的进水口，检查真空泵的空载真空度，其数值应大于650mmHg。
（3）检查连接软管，真空吸垫及接头应无损伤，漏气或阻塞。
（4）在振动摊平后的混凝土表面铺放过滤布，要做到表面平整无皱折，每边留出60～80mm宽的密封带。
（5）将气垫薄膜吸垫铺放在过滤布上，并以毛刷沾水轻按密封边，气垫薄膜与边膜保持8～10cm距离，各处均不超过过滤布，防止边部水泥与砂颗粒吸入气垫薄膜和真空泵内，导致在四周出现露砂现象。
（6）启动真空泵。此时，气垫薄膜吸垫应很快紧贴于混凝土表面，若真空度在真空泵启动后的一定时间内，达不到450mmHg以上时，则要检查真空泵，接头及气垫薄膜的密封状况并及时处理。
（7）认真记录真空度，脱水时间与脱水量，并观察各处气垫薄膜内水流状况，若发现局部水份移动不畅，可间断短暂地掀起邻近的密封边，借助渗入少量空气，促使混凝土表层水份移动。
（8）真空处理过程中，不宜临时关停真空泵或掀起密封边。因为此时混凝土表面已摊平，再进行真空处理时，不易恢复密封状态，会使真空度低。若因故必须中途关停真空泵时，再继续进行真空处理前，可在四周密封边外抹一层水泥浆，以保证恢复良好的状态。
（9）真空吸水时间（分钟）宜为混凝土板厚度（厘米）的1---1.5倍。
（10）开机后真空度应逐渐增加,达到要求的的真空度(500--600mmHg)正常出水后,真空度要保持均匀,结束吸水工作前,真空度应逐渐减弱,防止在混凝土内部留下出水通路,影响混凝土的密实度。
3.3表面处理
经过真空处理后的混凝土表面比较密实，干硬，可以立即进行表面处理，但必须采用机械抹光，因为手工抹光不但非常困难，而且不能保证表面平整度等施工质量要求。
首先用园盘式抹光机(直径1000mm为宜)抹平、提浆，不应少于三遍。并起到尽一步压实混凝土的效果。然后用叶片式抹光机（电抹子）抹平，达到表面精光、整齐、美观，局部有缺陷之处用手工抹子将表面抹光。
3.4养护
水泥混凝土路面面积大，又为露天作业，成型后需及时进行浇水养护，否则，由于混凝土受气候及本身收缩影响，很容易产生裂缝，对强度发展也不利，对于真空混凝土路面，由于成型后即有塑性结构强度，早期强度发展快，可比普通混凝土提前浇水养护。
比较好的养护方法是浇水后覆盖塑料薄膜，这种情况下，水份不易蒸发，水化热及太阳能的作用可以提高混凝土的温度，对加速水化，加快早期强度的发展，对提前通车都很有利。
4.机具设备
水泥混凝土路面真空吸水工艺，所需机具设备如下表：
5.应用实例
5.1某运输道路工程，总面积38900平方米，设计要求混凝土强度等级C25，混凝土板厚180，工期短，建设单位要求提前10天通车。在施工时采用真空吸水工艺,并成立质量管理小组,对施工的全过程进行跟踪管理。经现场实际检测，三天的混凝土强度接近二十八天强度的60%，七天接近二十八天强度的70%，十四天强度接近二十八天强度的98%,提前12天通车交付使用，工程质量完全符合设计和规范要求。
5.2技术经济分析
根据现场质量管理小组全过程的监测记录和相关数据，进行数据对比分析，在本工程施工中节约水泥6%，节省人工费10%，提高周转材料和机具的利用率，节约材料租赁费和设备租赁费共计7%。
事实证明，在水泥混凝土路面施工中，如采用真空吸水工艺，相对常规的施工方法可节约人工费、材料费和机械费，同时能加快施工的进度，提高施工质量，其经济效益与社会效益是非常显著的。
【关键词】水泥混凝土路面；真空吸水
0.概述
长期以来，在水泥混凝土路面施工中，人们为了制造优质高强度混凝土，进行过不懈的努力。目前，已经成熟的一种方法是采用真空吸水工艺，将混凝土中多余的水份和空气尽量排出，使混凝土进一步脱水密实。采用真空吸水工艺，能解决干硬性混凝土施工操作的困难，能有效防治混凝土表面缩裂，缩短整平、抹面、拉毛、拆模工序的间隔时间，能节约水泥，提高混凝土的耐久性，缩短施工养护周期，降低能耗。目前，在公路、城市道路、机场、停车场的水泥混凝土路面施工中，真空吸水工艺正被广泛的推广和应用。
1.工艺原理
新鲜的混凝土是由固相、液相和气相组成的非均匀多相分散介质。固相主要是集料；液相主要是水泥悬浮液，并包括游离水、孔隙水和固相表面吸附水；气相则是单独存在或含于水中的大小气泡，以及吸附于固相表面的气膜。混凝土中的多余水份即为实验室给出的配合比中的水减去水泥水化热所需的水之差。水化热所需的水可通过计算确定。真空吸水就是在混凝土浇筑振动成型后，在其表面放置真空吸水装置，用真空泵产生压力差，对混凝土施加挤压抽吸作用，去除多余水份和气泡使混凝土密实。
水泥混凝土路面一般采用上脱水法进行真空处理，先将混凝土浇筑入模，经振捣成型后，在其表面覆盖真空吸垫，利用真空吸水机形成真空，此时与脱水孔（面）接触的混凝土内压力下降，在大气压力与真空吸垫负压间的压力差作用下，混凝土内的部分多余水份及空气被排出。
真空处理前，混凝土表面均匀作用着压力P，略去真空吸垫重量产生的压力，其值等于大气压P0。混凝土内部任一点x处的绝对静水压力为PX=P+γhX，γ---液相容重，hX---x点距砼表面的高度。
真空处理时，若真空吸垫形成的真空度为PV，则作用在脱水孔处混凝土表面的压力下降为：P1=P-PV，
绝对静水压力相应下降为：
PX1=PX-PV=P+γhX-PV，
作用在不透气面混凝土上的压力上升为：
P2=P+PV[PS/(1-PS)]。
PV---真空度，即真空表读数。
PS---脱水孔面积与表面积之比。
此时，出现压力差△P：
△P= P2- PX1= PV [1/(1-PS)]+γhX
其中，PV [1/(1-PS)]即为作用在混凝土混合物上的外荷载，它在数值上随着PS的增加而增加。
在压力差△P的作用下，产生的游离水被排出。由于混凝土近似为连续充水微系统，所以游离水可以连续排出，与此同时混凝土中的固相颗粒，在外荷载的作用下被压缩密实，不断挤压游离水和气泡，并填充它们移动后留下的孔隙，保证了液相仍处于连续状态。没有这种压缩和填充作用，液相的连续性即被破坏，内部孔隙出现真空状态，从而阻碍进一步脱水。
可见混凝土上脱水真空处理的脱水密实，与普通正压挤水密实的方法一样，本质上都是在外荷载作用下的挤压压缩密实。
2.工艺流程
水泥混凝土路面真空吸水工艺流程如下：基层整平及处理→安装模板→混凝土搅拌制备（含试块制作）→振动摊平→真空处理→表面处理→压纹→路面切缝→浇筑填料→养护。
3.主要施工方法
3.1振动摊平
混凝土浇筑入模后，首先用插入式振捣器振捣密实，特别是边角部位需充分密实，然后采用混凝土摊铺机进行振动摊平，至少来回振动三次，移动速度为1m/min，摊铺机功率大，振动效果好，对模板冲击力大，使用时应经常检查模板的稳定情况。
3.2真空处理
（1）振动刮平后，立即进行真空吸水处理，一般不宜超过半小时，静停时间过长，会影响脱水效果，特别是露天作业，影响更为明显。
（2）真空处理前，先向真空泵和水箱内注水，使水面与箱内管口一平，然后检查真空泵的密封性能，方法是堵住真空泵的进水口，检查真空泵的空载真空度，其数值应大于650mmHg。
（3）检查连接软管，真空吸垫及接头应无损伤，漏气或阻塞。
（4）在振动摊平后的混凝土表面铺放过滤布，要做到表面平整无皱折，每边留出60～80mm宽的密封带。
（5）将气垫薄膜吸垫铺放在过滤布上，并以毛刷沾水轻按密封边，气垫薄膜与边膜保持8～10cm距离，各处均不超过过滤布，防止边部水泥与砂颗粒吸入气垫薄膜和真空泵内，导致在四周出现露砂现象。
（6）启动真空泵。此时，气垫薄膜吸垫应很快紧贴于混凝土表面，若真空度在真空泵启动后的一定时间内，达不到450mmHg以上时，则要检查真空泵，接头及气垫薄膜的密封状况并及时处理。
（7）认真记录真空度，脱水时间与脱水量，并观察各处气垫薄膜内水流状况，若发现局部水份移动不畅，可间断短暂地掀起邻近的密封边，借助渗入少量空气，促使混凝土表层水份移动。
（8）真空处理过程中，不宜临时关停真空泵或掀起密封边。因为此时混凝土表面已摊平，再进行真空处理时，不易恢复密封状态，会使真空度低。若因故必须中途关停真空泵时，再继续进行真空处理前，可在四周密封边外抹一层水泥浆，以保证恢复良好的状态。
（9）真空吸水时间（分钟）宜为混凝土板厚度（厘米）的1---1.5倍。
（10）开机后真空度应逐渐增加,达到要求的的真空度(500--600mmHg)正常出水后,真空度要保持均匀,结束吸水工作前,真空度应逐渐减弱,防止在混凝土内部留下出水通路,影响混凝土的密实度。
3.3表面处理
经过真空处理后的混凝土表面比较密实，干硬，可以立即进行表面处理，但必须采用机械抹光，因为手工抹光不但非常困难，而且不能保证表面平整度等施工质量要求。
首先用园盘式抹光机(直径1000mm为宜)抹平、提浆，不应少于三遍。并起到尽一步压实混凝土的效果。然后用叶片式抹光机（电抹子）抹平，达到表面精光、整齐、美观，局部有缺陷之处用手工抹子将表面抹光。
3.4养护
水泥混凝土路面面积大，又为露天作业，成型后需及时进行浇水养护，否则，由于混凝土受气候及本身收缩影响，很容易产生裂缝，对强度发展也不利，对于真空混凝土路面，由于成型后即有塑性结构强度，早期强度发展快，可比普通混凝土提前浇水养护。
比较好的养护方法是浇水后覆盖塑料薄膜，这种情况下，水份不易蒸发，水化热及太阳能的作用可以提高混凝土的温度，对加速水化，加快早期强度的发展，对提前通车都很有利。
4.机具设备
水泥混凝土路面真空吸水工艺，所需机具设备如下表：
5.应用实例
5.1某运输道路工程，总面积38900平方米，设计要求混凝土强度等级C25，混凝土板厚180，工期短，建设单位要求提前10天通车。在施工时采用真空吸水工艺,并成立质量管理小组,对施工的全过程进行跟踪管理。经现场实际检测，三天的混凝土强度接近二十八天强度的60%，七天接近二十八天强度的70%，十四天强度接近二十八天强度的98%,提前12天通车交付使用，工程质量完全符合设计和规范要求。
5.2技术经济分析
根据现场质量管理小组全过程的监测记录和相关数据，进行数据对比分析，在本工程施工中节约水泥6%，节省人工费10%，提高周转材料和机具的利用率，节约材料租赁费和设备租赁费共计7%。
事实证明，在水泥混凝土路面施工中，如采用真空吸水工艺，相对常规的施工方法可节约人工费、材料费和机械费，同时能加快施工的进度，提高施工质量，其经济效益与社会效益是非常显著的。