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水泥搅拌机搅拌时间对混凝土均匀性的影响
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摘要:混凝土强度的均匀性和色差等问题的一个主要原因就是拌合物的均匀性不足,拌合能够充分均匀,与拌合时间的关系较大,现有的相关规范中对于拌合时间的规定基本沿用了早期规范的控制要求,随着高性能混凝土技术发展,特别是大掺量的矿物外加剂的使用,导致现有的拌合时间规定无法满足混凝土均匀性的控制要求。,因此,本文通过研究不同搅拌时间对不同等级混凝土含气量、坍落度、粗骨料相对误差、砂浆密度相对误差等方面影响,最终确定合理的搅拌时间及各项指标相对误差控制范围。
关键词:混凝土;搅拌时间;均匀性
1 前言
搅拌是使混合料趋于匀质化的过程,是混凝土生产中的关键工序,良好均匀性和施工性能是混凝土搅拌的最终目的。目前普遍采用将水泥、水、砂石和微硅粉等材料经称量后一次性投入搅拌机内,在某一固定的搅拌速度下搅拌,最终拌和成混凝土的搅拌工艺,该工艺优点是拌和设备与工艺较简单。[1]根据对搅拌过程的分析,搅拌时间可以定义为:从开始搅拌到拌合物开始离析时的时间。这是一个重要的因素,过去一直没有把它作为一个重要标准用于经济的混凝土搅拌。对于混凝土搅拌机搅拌效果的分析可以从二个方面去分析:一是搅拌后的混凝土的质量,二是产生最佳质量的实际的搅拌时间。
在实际应用中还发现,混凝土的破坏往往发生在水泥石与骨料的界面,裂缝容易从界面产生和扩展;[2]此外拌和后宏观上均匀的混凝土中的水泥浆放在显微镜下会发现,仍有10%~30%的水泥颗粒粘聚成微小的水泥团,微观上并未达到均匀。[3]这些问题与混凝土拌合物的均匀性好坏息息相关。
此外在现场施工过程中发现,混凝土的搅拌时间设置比较随意,同样的配合比搅拌时间设置有60s、70s、90s、120s。为了验证搅拌时间是否合适,在现场进行了搅拌时间对混凝土均匀性影响试验。本文旨在混凝土生产过程中设置不同的搅拌时间,检测坍落度、含气量、粗骨料、砂浆密度的相对误差,考察混凝土拌合物是否均匀,确定合理的搅拌时间及各项指标相对误差控制范围。
2 实验设计
2.1混凝土基本参数
设计混凝土强度等级:C40、C50、C55;
坍落度:180±20mm;
混凝土配合比: C40、C50、C55配合比如表1、2、3所示:
2.2 拌合物制作及取样
在混凝土生产的某车混凝土的第一盘混凝土生产时预设好搅拌时间,搅拌完成后注入搅拌车内,在搅拌车出口分两次取样。
2.3 试验频率
每次混凝土浇筑进行一次,按60s、90s、120 s、150 s的顺序循环试验。
2.4 检测依据
根据《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》GB/T 50080、《普通混凝土拌合物性能试验方法》GB50080-2002、《水泥混凝土搅拌机性能试验方法》GBT4477-1995、《混凝土质量控制标准》GB 50164-1992中规定的方法检验相关指标。
3 实验结果分析
3.1 含气量
图1为搅拌时间与不同等级的混凝土含气量关系曲线。从图中可以看出对于同等级混凝土搅拌时间从60s增加到120s,含气量变化范围都在0.5%以内,说明搅拌时间对混凝土含气量影响不明显。黄恩福、李辉[4]指出,延长搅拌时间,混凝土含气量无明显变化,这与本文的结果相吻合。此外从图中还可看出,含气量顺序为C50>C40>C55。由于三种强度等级混凝土都未掺入引气剂,因此含气量大小只与混凝土配合比有关。而李兴翠[5]等指出:含气量与水灰比和砂率都是成正比关系,即水灰比越高含气量越大,砂率越高含气量也越大;随着粉煤灰含量的升高含气量逐渐降低。因此,本试验中含气量是混凝土配合比综合影响的结果。
3.2 坍落度
图2为搅拌时间与不同等级混凝土塌落度的关系曲线。从图中可以看出,搅拌时间为60s时混凝土塌落度较小,甚至低于160mm。此时混凝土和易性不好,不利于施工且均匀密实度不好。当搅拌时间增加至90s以上时,混凝土塌落度得到较大的提高,特别是当搅拌时间在90s至120s之间,混凝土塌落度全部处于160mm至180mm之间,此时混凝土和易性及施工性能较佳。但是当搅拌时间继续增加至150s以上,塌落度呈下降趋势且下降较明显。这主要是因为混凝土搅拌时间长会造成骨料吸水量加大,使混凝土熟料中的自由水份减少,造成混凝土坍落度的损失。因此,在实际搅拌中应控制搅拌时间适当,单从塌落度方面考虑,搅拌时间应控制在90s-120s之间。
3.3 粗骨料相对误差
图3为搅拌时间与不同等级混凝土粗骨料相对误差的关系曲线。从图中可以看出,所有拌合物的粗骨料相对误差都能满足《混凝土质量控制标准》GB50164-1992的要求,即单位体积混凝土中粗骨料含量两次测值的相对误差不应大于5%[6]。不同设计强度的混凝土拌合物随着搅拌时间的增加,粗骨料相对误差呈逐渐减小的趋势.搅拌时间为90s的混凝土拌合物粗骨料相对误差比搅拌时间为60s的混凝土拌合物粗骨料相对误差明显减小,而搅拌时间为120s和150s混凝土拌合物粗骨料相对误差变化不大。因此,单从粗骨料相对误差考虑,搅拌时间应为90s以上。90s之后,时间对其影响不明显。
3.4 砂浆密度相对误差
图4为搅拌时间与不同等级混凝土砂浆密度相对误差的关系曲线。从图中可以看出砂浆密度相对误差在规范允许值内上下波动,满足《混凝土质量控制标准》GB50164-1992的要求,即混凝土中砂浆密度两次测值的相对误差不应大于0.8%[6]。从图4中还可看出,砂浆密度相对误差和混凝土拌合物搅拌时间没有直接关系,在规范允许值内上下波动。
4 结论
⑴搅拌时间对混凝土拌合物含气量影响不明显,含气量主要由配合比、外加剂等决定
⑵搅拌时间为90s至120s之间,混凝土塌落度适中,和易性较好
⑶搅拌时间大于90s,混凝土粗骨料相对误差较低,且在允许范围内
⑷搅拌时间对砂浆密度相对误差没有直接影响
因此,想要获得均匀性好、密实度优良、和易性佳的混凝土,应控制搅拌时间不小于90s,且小于120s。
参考文献:
[1]赵利军,张晓波,冯忠绪. 混凝土的双速搅拌工艺研究[J].混凝土,2006(10):78-80.
[2]张晓波.混凝土双速搅拌工艺的试验研究[D].西安:长安大学硕士学位论文,2006.
[3]赵利军.搅拌低效区及其消除方法的研究[D].西安:长安大学博士学位论文,2005.
[4]黄恩福,李辉.拌合时间对碾压混凝土性能的影响试验研究[C].贵州:2004全国RCCD筑坝技术交流会议论文集,2004,10:102-109.
[5]李兴翠, 邓德华, 何富强. 混凝土中含气量影响因素的研究[J]. 低温建筑技术,2008(1): 17-19.
[6]GB50164-1992,混凝土质量控制标准[S].
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