搅拌设备设计讲座(第十八讲) 搅拌方式对混凝土含气量与耐久性的影响

通过测试分析不同搅拌条件和搅拌参数下混凝土的含气量和强度,分析比较不同振动方式对混凝土含气量的影响机理,并利用电镜照片和汞压法测试孔结构进行微观原理的分析。结果表明,为了提高混凝土的含气量,除了目前国内外普遍采用的掺加引气剂的方法外,合理的搅拌方式,即混凝土搅拌机的搅拌叶片在强制搅拌物料的同时,也作为振动源对物料施以振动作用的振动搅拌方式也可以显著提高混凝土的含气量;合适的振动搅拌可以使新拌混凝土含气量普遍达到3.5%左右,同时又具有较高的强度。微观原理的分析表明,振动搅拌可以促进混凝土中过渡层和水泥水化浆体的显微结构改善,还可以改善混凝土的孔结构分布,从而提高混凝土的强度和耐久性。     

引气及搅拌作用对混凝土性能的影响

通过试验对比研究了普通强制搅拌、振动搅拌以及掺入引气剂对新拌混凝土匀质性、含气量以及硬化混凝土抗压强度、孔结构的影响.结果表明:随着引气剂的掺入以及引气剂掺量的增加,振动搅拌和普通强制搅拌混凝土的匀质性变化不大,但混凝土含气量随之增加,抗压强度随之降低,并且与普通强制搅拌相比,振动搅拌混凝土的含气量更大,抗压强度更高;振动搅拌和掺入引气剂都能提高硬化混凝土的孔隙率,但振动搅拌主要增多的是100 nm以下的小孔,不仅提高了引气效果,而且也因为使孔隙细化,改善了混凝土抗压强度;当需要的混凝土含气量(体积分数)为3％时,采用振动搅拌即可获得所需的引气效果,而当需要的含气量更大时,建议采用振动搅拌同时掺入引气剂.     

含气量对低温养护下混凝土孔结构的研究

以低温(3±0.2)℃养护下引气混凝土为研究对象,采用压汞法、气孔分析法、快速冻融法测试了不同含气量低温养护下混凝土的孔隙结构及抗冻耐久性,此外,还分析了不同含气量下混凝土的抗压强度。结果表明:掺入引气剂时,在混凝土含气量增加的同时,可使低温养护下混凝土孔隙率、总孔体积、总孔面积增加,平均孔径、孔间距系数减小,孔径均匀分布,显著改善混凝土的内部孔隙结构,提高混凝土的抗冻耐久性,但受强度影响,混凝土的含气量存在一个合理范围,既可以提高混凝土的抗冻耐久性,又不会造成强度的大幅损失。     

含气量对混凝土早期强度的研究

以引气混凝土为研究对象,采用压汞法、气孔分析法测试了不同含气量下混凝土的孔隙结构,并通过混凝土的孔隙结构计算出混凝土的实际强度。结果表明:掺入引气剂时,在混凝土含气量增加的同时,可使混凝土孔隙率、总孔体积、总孔面积增加,平均孔径、孔间距系数减小,孔径均匀分布,显著改善混凝土的内部孔隙结构,但受孔隙结构的影响,混凝土实际强度降低。     

图像分析宏观孔孔隙率对混凝土抗压强度的影响

采用不同种类的气孔调节材料配制出15种不同含气量(体积分数)的混凝土.研究了混凝土3,7,28d抗压强度与含气量之间的关系;采用图像法研究了不同含气量混凝土中孔径大于200×103 nm的宏观孔孔隙率(体积分数);对比分析了混凝土宏观孔孔隙率和含气量对混凝土28d抗压强度的影响规律.结果表明:混凝土28d抗压强度与含气量的线性关系较强,而混凝土3d和7d抗压强度与含气量的线性关系较弱;混凝土28d抗压强度对宏观孔孔隙率变化的敏感性显著高于其对含气量变化的敏感性,即混凝土中宏观孔孔隙率变化对其28d抗压强度影响更大;调整气孔调节材料的品种,可使混凝土含气量从1.5%提高到9.0%,而宏观孔孔隙率只从0.81%增加到1.48%,其所占含气量的比例从超过55%降低到16%左右,即可在有效调节混凝土含气量的同时,控制其宏观孔的数量.     

试验条件对新拌混凝土含气量测试值的影响

研究了混凝土含气量试验中搅拌时间、静置时间、振动时间以及搅拌机充盈率对混凝土含气量试验结果的影响。结果表明,提高含气量试验条件中搅拌机的充盈率、静置时间可以降低混凝土含气量测试值;提高混凝土的搅拌时间会增加混凝土拌合物含气量测试值;而振动时间的增加会使含气量测试值呈现先增长后降低的趋势。     

振动搅拌对再生混凝土力学性能强化的试验研究

研究了振动搅拌对再生混凝土力学性能的影响,并从振动搅拌的工作原理和微观结构解释了试验现象。研究发现:配合比相同时,振动拌合方式下Ⅱ、Ⅲ类再生混凝土的抗压、抗拉和抗折强度相比传统静力搅拌下的试验组都有不同程度的提高;振动搅拌工艺下,矿物掺合料、聚丙烯纤维对Ⅱ、Ⅲ类再生骨料混凝土的增强效果优于传统静力搅拌;2种拌合工艺下,纤维掺量、纤维长度对Ⅱ、Ⅲ类再生混凝土抗压、抗拉和抗折强度的影响规律相同,当聚丙烯纤维掺量为1.2 kg/m3、长度为15 mm时改善效果最好。     

振动搅拌对机制砂混凝土性能影响研究

采用振动搅拌与普通搅拌在相同材料配合比及混合时间下对机制砂混凝土进行对比试验,测试振动搅拌对机制砂混凝土坍落度、抗压强度、排空时间、含气量和电通量等性能的影响,并分析在不同搅拌方式下各指标的离差系数。结果表明:相比普通搅拌,采用振动搅拌时,新拌混凝土的排空时间缩短了35.6%,坍落度、含气量分别增大了9.8%、38.8%,电通量减小了27.2%,7、28、56d抗压强度分别提高了7.29%、8.79%、7.37%。在振动搅拌作用下各指标的离差系数较小,振动搅拌明显降低机制砂混凝土的塑性黏度,改善了工作性能,提高了耐久性和抗压强度。     

800 m超长盘管泵送前后混凝土性能变化及其机理EI北大核心CSCD

为研究实际泵送条件下混凝土的性能变化,测试了800 m超长盘管泵送前后C30、C60及C80混凝土的工作性能、力学性能及收缩性能,并利用压汞仪(MIP)、扫描电镜(SEM)及化学结合水等微观测试方法分析了泵送前后混凝土的微观结构及特性变化.结果表明:与泵送前相比,泵送后混凝土的工作性能下降、含气量增加、孔隙率增加,对混凝土的力学性能造成不利影响,但泵送后混凝土的化学结合水含量增加,胶凝材料水化度提升,益于混凝土强度发展,因而出泵前后混凝土抗压强度无明显变化;混凝土含气量的增加使得浆体中的孔向着较大毛细孔发展,弱化了泵送后混凝土的干燥收缩现象.     

混凝土中含气量影响因素的研究

通过实验分析了引气混凝土中含气量的若干影响因素,结果显示:相同引气剂掺量下,中热硅酸盐水泥的含气量要低于普通硅酸盐水泥;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;掺加引气剂的混凝土的最佳搅拌时间为3~5min。     

振动搅拌对大流动性混凝土性能的影响

良好的匀质性是混凝土实现高性能的重要前提,搅拌过程是混凝土获得匀质性的重要环节。采用双卧轴振动+强制搅拌的方式拌合混凝土,与双卧轴强制搅拌的方式拌合的混凝土进行对比,进行混凝土强度、耐久性、微观结构等一系列试验,研究振动搅拌对混凝土性能和微结构的影响。结果表明,振动搅拌的拌合方式可以减少混凝土中微裂缝和微孔聚集现象,改善混凝土的微结构,使得混凝土的匀质性得到改善,从而提高混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度以及混凝土抗氯离子渗透能力。     

影响高寒地区耐久混凝土含气量的因素探讨

针对高寒地区耐久混凝土的配制特点,通过混凝土和易性试验分析了主要因素及时间对混凝土含气量的影响.混凝土含气量随时间的延长而降低,不同因素影响下其降低幅度不同;增加引气剂用量可以显著提高混凝土含气量,但是掺量过大则对坍落度不利;增加胶凝材料用量,会降低混凝土含气量:随着拌合物坍落度的增加,混凝土含气量有先增加后降低的趋势;硅灰掺量增加,混凝土含气量降低较多.因此,在施工过程中要针对具体情况通过试验严格控制混凝土含气量.     

含气量对混凝土流动性、强度和氯离子渗透性的影响

采用消泡剂和引气剂调整C30新拌混凝土的含气量从1%~9.8%之间变化,研究了含气量与新拌混凝土的流动性及其3、7、28 d抗压强度、抗氯离子渗透性的关系结果表明:含气量从1%逐渐增加到5%,混凝土的流动性逐渐提高但继续增加含气量对流动性的改善作用不再增加,即通过引气作用提高混凝土流动性的作用有限;混凝土3d和7d的早期强度与含气量的相关性较低,而28d的后期强度与含气量呈现接近完全线性关系;随着混凝土的含气量从1.6%增加到9.8%,混凝土的氯离子渗透性总体呈上升趋势,但表现为阶段性变化;说明在实际工程中通过引气剂适当增加混凝土的含气量可在不影响其抗氯离子渗透性前提下增加混凝土的抗冻性。     

搅拌速度对新拌混凝土含气量的影响分析

搅拌速度是混凝土生产过程中的重要工作参数,前期搅拌机工作装置参数优化试验表明,搅拌速度对混凝土含气量的影响较大.普遍认为,随着搅拌速度的增加,含气量呈上升趋势.但当搅拌工艺改变时,此规律将发生变化.因此,要达到对含气量的有效控制,必须研究不同工艺条件下搅拌速度对其的影响规律.就此进行了分析和试验研究,结果表明:采用传统搅拌工艺,新拌混凝土的含气量随着搅拌速度的增加而增加,当搅拌速度超过1.6m/s时含气量会随着搅拌的加快而下降,含气量变化量在1.0%～2.3%之间;采用二次搅拌工艺,含气量随着搅拌速度的增加基本上呈下降趋势,搅拌速度超过1.6m/s时,含气量会随着搅拌的加快而上升,含气量变化量在1.1%～1.75%之间.     

探讨搅拌方式对混凝土含气量及孔结构的影响

为了增强混凝土的耐久性,提高混凝土中的含气量是目前国内外普遍采用的方法之一。实践证明,混凝土中约有4%的含气量能使和易性、耐久性和抗渗性都有较大幅度的提高。本文研究了振动搅拌合适的振源位置以及振动搅拌参数对混凝土含气量的影响,并且与目前工程中广泛使用的引气剂引气技术进行了对比。     

引气剂对混凝土性能的影响研究

测试了掺引气剂混凝土硬化后的气泡参数,并分析了引气剂对混凝土性能的影响.试验发现,引气剂的泡沫稳定性越高,新拌混凝土含气量的经时损失越小;新拌混凝土经90 min后含气量与硬化混凝土含气量线性相关.引气剂的掺入降低了混凝土的强度,且掺引气剂混凝土的强度随气泡平均半径增大而降低.掺入引气剂后,混凝土的冻融耐久性得以改善;气泡间距系数对引气混凝土抗冻性的影响非常显著,当气泡间距系数超过300 μm时,混凝土的抗冻性较差.     

双卧轴振动搅拌技术的试验研究

针对普通搅拌技术的不足,进行了双卧轴振动搅拌技术研究.双卧轴振动搅拌是一种将普通强制搅拌与振动相结合的新型的搅拌方式,本文通过对比试验,对双卧轴振动搅拌与普通强制搅拌进行了研究,结果表明振动搅拌能有效的提高搅拌效率,改善混凝土的微观匀质性,提高混凝土强度和节约水泥.     

振动搅拌对活性粉末混凝土性能的影响

以活性粉末混凝土为研究对象,采用双卧轴振动搅拌方式拌和混凝土,与双卧轴强制搅拌进行对比,开展工作性、强度、耐久性、细观等一系列试验,研究振动搅拌对活性粉末混凝土性能的影响。结果表明,振动搅拌使混凝土工作性得到显著改善,有利于减少活性粉末混凝土浅表孔结构缺陷,从而提高混凝土强度、抵抗氯离子扩散能力。     

胺化木质素对混凝土含气量和孔隙结构的影响

通过化学改性的方法将棉花秸秆木质素转变为胺化木质素,采用FTIR、XPS表征方法确定了胺化木质素的化学结构,又依据表面张力试验测试了其表面活性。将不同掺量的胺化木质素加入到水、石子、砂、水泥配合比一定的混凝土中,对含气量、坍落度、抗压强度进行分析比较,从而得出胺化木质素可以提高混凝土含气量和坍落度,但是会降低抗压强度。又通过扫描电镜分析,从微观的角度解释了其含气量提高和强度下降的原因,结论得出胺化木质素可以改善混凝土的孔隙结构,但是过量使用,会使混凝土内部结构变得松散,对力学性能有严重的负面影响。     

橡胶混凝土的含气量及其控制方法

试验研究了橡胶的粒度、掺量和粒形对橡胶混凝土含气量的影响.结果表明,混凝土的含气量随橡胶粒掺量的增加而明显增加,在橡胶粒掺量相同的情况下,当橡胶粒的粒度小于60目时,混凝土的含气量则随橡胶粒度的减小而增加.试验还表明,消泡剂能有效降低橡胶混凝土的含气量,显著提高混凝土的强度.据此,作者提出采用消泡剂来控制橡胶混凝土含气量的建议.