多步搅拌工艺对高性能混凝土强度和抗渗性的影响.pdf

2 0 1 3 年 第 9期 (总 第 2 8 7 期 ) Nu mb e r 9 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 工艺与设备 T E C H NI C S A ND E Q UI P ME NT d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 9 0 4 6 多步搅拌工艺对高性能混凝土强度和抗渗性的影响 付向红 。阎利 ( 安阳工学 院 土木与建筑工程学院，河南 安阳 4 5 5 0 0 0 ) 摘 要： 多步搅拌混凝土工艺指多次投料多次搅拌 的施工工艺。 在相同材料、 相 同配合 比情况下采用不同的多步搅拌工艺进行 强度试验和抗渗f生试验 ， 得出多步搅拌均能有效提高混凝土的强度和抗渗性能 ， 且水泥裹砂石法改善混凝土性能最好。 在减少水 泥用量 5 、 1 0 、 1 5 的新混凝土配比情况下 ， 进行混凝土强度和抗渗性试验 ， 得出减少水泥用量 1 0 B 混凝土强度和抗渗性与 原配 比一次搅拌混凝土相当。 所以水泥裹砂石法搅拌工艺在保证强度和抗渗性的情况下可以节省水泥 1 0 ， 具有较高的经济效益。 关键词 ： 多步搅拌 ；强度；抗渗性 ；水泥裹砂石法 ；经济分析 中图分类号： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 1 5 8 0 3 I n f l u e n c e b y mu l t i - s t e p mi x i n g t e c h n o l o g y t o t h e s t r e n g t h a n d a n t i - p e r me a b i l it y o f h i g h p e r f o r m a n c e c o n c r e t e FUXi a n g ho n g， YAN Li ( A n y a n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y S c h o o l o f C i v i l a n d A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g ， A n y a n g 4 5 5 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： C o n c r e t e mu l t i - s t e p mi x i n g t e c h n o l o g y me a n s t h e c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o gy o f mu l t i - s t e p b a t c h c h a r g i n g an d mu l t i -s t ep s t i r r i n gThe t e s t a b o u t s tre n g t h an d an t i pe r me a b i l i t y i n the s a me ma t e ria l a nd the s a me p r o p o r t i o n i ng u s mg di ffe r e n t mul t i s t e p s t i r r i n g t e c h - n o l o gy c o u l d d r a w a l l mu l t i -step mi x ing s c o ul d i mp r o v e e ffe c t i v e l y the s tre n g t h an d an t i - p e rm e a b i l i t y o fthe c o n c r e t e a n d c e me n t wr a p p e d s and me tho d i mp r o v e the c o n c r e t e p e r f o rm a n c e b e s t T h e t e st a b o ut s t r e n g t h a n d a n t i p e r me a b i l i ty r e d u c i n g the d o s a g e o f c e me n t b y 5 1 0 ， 1 5 o fthe pr o po rti o n o fn e w c o n c r e t e， i t wa s c o n c l u de d tha t s e n gt h a nd ant i - pe r me a b i l i t y we r e c o r r e s p o nd r e d u c i ng t h e c e me n t do s a g e 1 0 t o o n e - mi x i n g us i n g t h e o r i g i n a l p r o p o rti o n i ng S o c e me n t wr a p p e d s an d me tho d c o ul d s a v e 1 0 i n g ua r an t e e d s tre ng t h an d a n t i - p e rme a b i l i ty， i t h a d h i 曲 e c o n o m i c b e n e fi t K e y wo r d s ： mu l t i s t e p s t i r r i n g ； s t r e n g t h； ant i - p e r me a b i l i ty； c e me n t wr a p p e d s and me tho d； e c o n o mi c ana l y s i s 0 引 言 目前 ， 常规 的混凝土搅拌是将配制混凝土的物料一次 性投入搅拌设备中进行搅拌【 u 。 混凝土搅拌的目的是使组 成混凝土的各组分均匀分布 ， 得到宏观和微观上的均质 。 但 这种传统的搅拌方法容易使水泥颗粒聚成团块， 水泥不能 充分水化 ， 各组分材料之间也容 易形成大量气泡 ， 残存于 混凝土中， 影响混凝土 的强度和耐久性圆 。 渗透性反应 了混凝 土的密实程度和抵抗外部介质 向 混凝土内部侵入 的能力 ， 是评价混凝土耐久性 的重要指标 之一 。 混凝 土的渗透性主要取决于水泥石基材 的孔 隙率 、 孔分布、 孔级配、 孑 L 形状等孔结构参数嘲 。 所以存在着调整 孔级配来提高水泥石强度和耐久性的可能性 。 国内外研究表明 ， 多步搅拌在不增加原材料 、 不延长 搅拌时间的前提下 ， 通过分次投料多次搅拌， 使混凝土内 部孔结构得到改善 ， 从而提高混凝土的工作性能、 力学性 能和抗渗性能 。 多步搅拌混凝土是将组成混凝土的原材料 分多次投 收稿日期：2 0 1 3 - 0 3 - 2 0 基金项 目：河南省科技计划重点攻关项 目( 1 0 2 1 0 2 3 1 0 3 1 1 ) 1 58 人多次搅拌 的方法。 主要有水泥砂浆法 、 水泥净浆法 、 水泥 裹石法 、 水泥裹砂法、 水泥裹砂石法等6 。 多步搅拌工艺虽然早在 2 0 个世 纪 8 0 年代就有研究 和应用， 但都是针对低等级混凝土的强度所做的研究。 对多 步搅拌工艺制作 高性能混凝土的研究 尤其对 高性能混凝 土渗透性的研究还是空白。 1 研 究 内容及技术方案 该项 目以某预制构件厂生产高性能 C 5 0 混凝土桥梁 板的原材料和配合 比为基本数据 ， 进行不 同搅拌工艺对混 凝土强度和抗渗性的试验研究。 具体搅拌工艺见表 1 。 2 研 究技 术成果 2 1 原材料技术特性 C 5 0 混凝土配合 比， 砂率为 3 2 ， 水灰 比为 0 3 3 ， 见表 2 。 ( 1 ) 水泥 ： 太行水泥股份有 限公 司生产 的 P O 4 2 5 级 水泥 ； 其技术指标见表 3 。 ( 2 ) 粗骨料 ： 取 自水冶清池石子厂 ， 泥块含量为 O 3 ， 含泥量为 0 7 ， 针片状颗粒为 5 ， 累计筛余量见表4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 混凝土搅拌工艺流程 项 目 标 准 稠 水 量 安 定 性 三 硫 表 4 碎石技术指标 筛孑 L 尺寸 2 6 5 1 9 0 1 6 0 9 5 0 4 7 5 2 3 6 累计筛余 0 1 3 9 4 9 9 一 含泥量 为 2 8 ， 松散堆积密度为 1 4 2 0 k g m ， 细度模数为 2 5 ， 累计筛余量见表 5 ； 采用人工砂( 安阳中砂) ， 泥块含 量为 3 2 ， 含泥量为 1 0 ， 快速亚甲蓝试验为合格 ， 松散堆 ( 3 ) 细骨料： 采用天然砂( 邢台中砂 ) ， 泥块含量为 1 O ， 积密度为 1 4 5 0 k g ms , 细度模数为2 7 ， 累计筛余量见表6 。 表 5 天然砂( 邢台中砂 ) 技术指标 ( 4 ) 外加剂 ： 采用建科混凝土夕 I- J t N公司生产的J K H 1 型 高效减水剂 ； 其技术指标见表 7 。 2 2 裹砂石法对高性能混凝土强度的影响 分别用不同的搅拌方法制作 1 5 0 m mx l 5 0 mmx l 5 0 mm 的立方体标准试块各三组 ， 每组三个试块 ， 在标准养护箱 中进行养护 ， 然后分别进行抗压强度试验。 试验结果见表 8 。 从试验结果 可以看出 ， 多步搅拌 比一次搅拌强度均有 所提高。 其 中水泥裹砂石法强度提高最多。 表 7 J K H 一 1 型高效减水剂 表 8 不同搅拌工艺混凝土强度值 2 3 裹砂石法对高性能混凝土抗渗性的影响 2 3 1 试验仪器 本试验采用天津宏达建筑仪器厂HS 4 0 W 型抗渗仪。 其 压力值能通过传感器在压力显示仪上显示出来， 并能按设定 的程序实现 自 动升压 自动完成试验。 最大工作压力 4 MP a 。 2 3 2 试验方法 采用交通行业标准 J T G E 3 o -2 o o 5 ( 公路工程水泥及水 泥混凝土试验规程 中“ 水泥混凝土渗水密度试验方法 ” ， 即在给定时间和水压力条件下 以测定试件渗水高度来衡 量混凝土的抗渗性。 试件尺寸为上 口直径 1 7 5 n l n l 、 下 口直径 1 8 5 mm、 高 1 5 0 mm的圆台形试件。 一组 6 个试件。 封模后安 装在抗渗试验仪上 ， 逐个加压至 4 MP a 。 2 4 h 后 ， 关 闭抗渗试 验仪 ， 解除压力 ， 卸下试件 ， 将试件放在压力机上 ， 沿纵断面 将试件破裂成两半 ， 看清水痕后 ， 用墨汁描出水痕 ， 即为渗水 轮廓 。 用尺沿水痕等间距量测 l 0 个渗水高度点， 读数精确至 1 mn l 。 以十个测点渗水高度的算术平均值作为该组试件的 平均渗水高度。 然后对全组 6 个试件的渗水高度再次进行算 术平均，以平均值作为该组试件的渗水高度。 通过比较渗水 高度来对比一次搅拌和多步搅拌混凝土抗渗性能的差异。 2 3 - 3 试验数据及分析 试验结果见表 9 。 1 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表9 不同搅拌工艺混凝土渗水高度 从试验结果可以看出， 多步搅拌比一次搅拌的渗水高 度均有所降低， 其中水泥裹砂石法降低最多。 2 4 采用水泥裹砂石法经济技术比较 从上面的试验中可以看出 ， 不论是强度还是渗透性 ， 水 泥裹砂石法改善混凝土性能最好 。 现改变混凝土 的配 比， 将水泥量分别降低 5 、 1 0 、 1 5 ， 砂率为3 2 ， 水灰比为 0 3 3 ， 新配比如表 1 0 。 表 1 0 新 C 5 0混凝土配合 比 注 ： 砂率 3 2 ， 水 灰 比 0 3 3 。 进行强度试验和抗渗性试验 ， 试验数值如表 1 1 。 试验结果表明 ， 减 少水泥 1 5 的情况下 ， 新配合 比的 混凝土强度和抗渗性均低于原配合 比。 在减少水泥 1 0 的 情况下， 新配合比混凝土比原配合比混凝土在强度和抗渗 性方面略有提高。 在减少水泥 5 的情况下 ， 新配合 比混凝 土 比原配合 比混凝土在强度和抗渗性方面提高较多 。 故采 用多步搅 拌的水 泥裹砂石法在保证混凝土强度和耐久性 的前提下 ， 可节约水泥 l 0 左右。 表 1 1 新配合比水泥裹砂石法搅拌混凝土强度和渗水高度 3结论 ( 1 ) 采用不 同的多步搅拌工艺和一次搅拌进行混凝土 强度和抗渗性试验 ， 得出不论何种 多步搅拌工艺均能提高 混凝土的强度和抗渗性。 其 中水泥裹砂石法改善混凝土性 能最好。 上接第 1 5 2页 改善胶凝材料体系的颗粒级配 ， 对水泥浆体有 良好的微集 料效应 ， 能够填充其 中的孔隙， 使其更为致密。 其掺量为1 5 时， 复合硅酸盐水泥混凝土拌合物的和易性最好 ， 2 8 d的强 度与不掺粉煤灰时相当， 且 2 8 d 抗渗性能最好。 参考文献： 【 1 周万良 粉煤灰、 矿渣掺量对胶砂强度的影响 J 1 粉煤灰综合利 用 ， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 3 2 3 5 2 管宗甫， 余远明， 王云浩， 等 钢渣粉煤灰复掺对水泥性能的影 响f J 1 -硅酸盐通报， 2 0 1 2 ， 3 0 ( 6 ) ： 1 3 6 2 1 3 6 6 3 3 王鹏， 杜应吉 大掺量粉煤灰混凝土抗渗抗冻耐久性研究 J 混 凝土， 2 o 1 1 ( 1 2 ) ： 7 6 7 8 1 60 ( 2 ) 分别减少水泥用量的 5 、 1 0 、 1 5 进行混凝土强 度和抗渗性试 验 ， 得 出在减少水泥 1 0 左右 的情况下 ， 新 配合 比混凝土 比原配合比混凝土在强度和抗渗性方面相 当。 就 C 5 0 混凝土而言， 每立方混凝土可节约水泥 5 3 k g 。 参考文献 ： 【 1 】 文梓芸 ， 等 混凝土工程与技术【 M】 武汉 ： 武汉理工大学出版社 ， 2 0 0 4 2 】2 冯忠绪 混凝土 搅拌理论 与设 备【 M 北京 ： 人 民交通出版社 ， 2 0 01 3 】混凝土结构耐久性设计与施工指南【 M J - E 京： 中国建筑工业出 版社 ， 2 0 0 4 4 孙增智 ， 申爱琴 二次投料搅拌工艺对混凝土性能的影响【 J J _ 公 路 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 2 2 2 2 2 5 【 5 】F E R R A R I S C F C o n c r e t e m i x i n g m e t h o d s a n d c o n c r e t e m i x e r s ： s t a t e 0 f t h e a r t J J o u ma l o f R e s e a r c h o f t h e N a t i o n a l I n s t i t u t e o f S t a n d a r d s a n d T e c h n o l o g y ， 2 0 0 1 ， 1 0 6 ( 2 ) ： 3 9 1 3 9 9 6 】王卫中 混凝土多步搅拌的机理分析【 J 】 长安大学学报 ： 自然科 学版 ， 2 0 0 5 【 7 】徐宝维 混凝土抗渗性能及检验方法研究f D 】 兰州 ： 兰州理工 大学， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 3 - 6 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 付向红( 1 9 6 6 一 ) ， 女， 硕士， 副教授， 主要从事混凝土耐 久性研究。 河南安阳工学院土木与建筑工程学院( 4 5 5 0 0 0 ) 1 3 8 3 7 2 7 4 68 0 【 4 】 孙海燕， 何真， 龚爱民， 等 粉煤灰对水泥水化浆体微结构的影 响l J 1 混凝土， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 7 9 8 2 【 5 1陈冬梅 ， 张日华， 张战营 大掺量粉煤灰特性水泥的研究 J 硅 酸盐通报， 2 0 0 6 ， 2 5 ( 5 ) ： 1 9 0 1 9 4 6 杨华全， 董维佳， 林育强 粉煤灰与矿渣粉对水泥水化热及胶砂 强度影响 人民长江， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 5 ) ： 1 0 8 1 1 1 作者简介： 南峰( 1 9 6 9 一 ) ， 男， 工程师， 主要从事建筑工程材料教 学 、 科研及检测工作。 联系地址： 西安市雁塔路 1 3号 西安建筑科技大学材料学院建 材所( 7 1 0 0 5 5 ) 联 系电话： 1 8 6 2 9 5 2 3 0 8 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m