搅拌工艺对混凝土工作性能和强度影响的试验研究！

摘   要：本文以工程常用的 C35 级混凝土为例，改变搅拌工艺，研究其对混凝土工作性能和强度的影响。试验结果表明，与传统搅拌工艺相比，优先加入胶凝材料、砂、外加剂、二次加水，二次加入石子，并优化搅拌时间，混凝土的工作性能和强度可以达到最佳状态。

［关键词］混凝土；搅拌工艺；和易性；强度

0  前言

混凝土中各种材料的混合情况直接影响着混凝土的工作性能和强度，国内对胶凝材中各材料掺量的研究比较多，但是对搅拌工艺研究却不多见。本文研究了混凝土搅拌工艺对广泛应用的 C35 强度混凝土工作性能及强度的影响。结果表明，与传统搅拌工艺相比，优先加入胶凝材料、砂、外加剂、二次加水，二次加入石子，并优化搅拌时间时混凝土的工作性能可以达到最佳状态。

1  原材料及试验方法

1.1  原材料

（1）水泥：河南天瑞 P·O42.5R 水泥。

（2）砂：采用鲁山河砂，细度模数 2.13，含泥量 6%，含石量 15%，含水率 0。

（3）石子：碎石，2.5～40mm 连续级配。表观密度2.76g/cm3，堆积密度 1.5g/cm3。

（4）掺合料

磨细矿渣：掺合料的矿渣微粉来自许昌浩强实业公司 S95 级矿渣粉。

粉煤灰：掺合料的粉煤灰采用禹州龙岗电厂的Ⅱ级粉煤灰。

1.2  试验方法

1.2.1  试验 C35 等级混凝土配合比（见表 1）

抗压强度采用 150×150×150mm3 的试件，按照 GBJ 81—85《普通混凝土力学性能试验方法》要求的进行成型，标准养护后 7 天、28 天、60 天抗压强度。坍落度是采用一个上口 100mm、下口 200mm、高 300mm 喇叭状的坍落度桶，灌入混凝土分三次填装，每次填装后用捣锤沿桶壁均匀由外向内击 25 下，捣实后，抹平。然后拔起桶，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高（300mm）减去塌落后混凝土最高点的高度，即为坍落度。

1.2.2  混凝土试验的搅拌工艺设计（见表 2）

与传统搅拌工艺（试验 1）是靠叶片对拌合料进行反复的分割提升和撒落，从而使拌合料的相互位置不断进行重新分布，而撒落时的冲击加强了这种拌合作用。相对而言，这种搅拌作用强度还是不够的，它只适用于普通混凝土拌合，对于低水胶比混凝土和轻骨料混凝土不能产生良好的拌合效果。实践证明，传统的搅拌工艺的混凝土，一般在短时间内就可以达到宏观上的均匀。但对这种拌合料仔细观察时发现，混凝土中有些骨料还是干燥的，此外还有一些干的小水泥团，水泥颗粒并没有均匀的分散在水中，而是水泥颗粒之间相互团聚在一起，形成微小的水泥团，水泥的这种团聚现象影响着混凝土的和易性和强度的提高。由于水泥的水化作用只是在水泥表面进行，如果水泥颗粒聚团，则水化作用的面积减小，使混凝土具有强度的水化生成物减少，所以必须把聚团的水泥颗粒分开，使其尽可能接近理想分布状态。因此仅仅依靠传统工艺搅拌，难以使拌合料达到完全均匀，必须采用其他的辅助方式或者新的搅拌工艺来提高混凝土的各种性能。

新工艺（试验 2～11）是以增加搅拌时间和改变投料这两种方式使混凝土更加均匀的。混凝土是极具分散性的多相混合物，在搅拌过程中各组分间不仅存在着物理作用。而且存在着化学作用；拌合物不仅总容积发生了量的变化，而且其状态和性能也发生了质的变化；各相表面间不仅存在着物理吸附作用，还存在着水化反应等作用。混凝土是由分散的介质分子的水化物薄膜层连接着各项颗粒而形成的胶凝结构。这种结构是具有高的剪切强度、粘度、弹性模量，内应力释放等物理力学性能的空间结构，理想状态是所有组分的拌合料均匀分布，混凝土最稳定，这样的结构消除了混凝土内部的宏观及微观的缺陷，凝固后才会具有最大强度。

为了达到上述目的，搅拌过程中拌合料的位移必须由两种运动来实现。第一种称为对流运动，各组分在宏观上均匀分布，必须是在搅拌的过程中循环流动保证。这种运动在搅拌过程中是最主要的，也是最基本的。但是只有这一种运动还是不够的。为了使各组分表面间良好结合，达到微观上的均匀分布，主要是粘性组分的均匀分布，还必须形成较快的扩散运动。简而言之，第一种运动是为了拌均匀，第二种是为了拌透；第一种运动是为了拌合料宏观均匀，第二种则主要是局部的扩散运动。两种运动在一起保证了混凝土的基本要求并且改善了混凝土的性能。比较完善的搅拌工艺，拌合料的位移必须是由良好配合的对流运动和扩散运动来完成的。

2  试验结果与分析

试验数据见表 3。

2.1  混凝土和易性

坍落度试验表明，试验时，提前准备好过量的统一批次的各种用材，保证试验结果不受材料差异影响，在相同配合比、相同测试条件下采用试验工艺编号 8，优先加入胶凝材料、砂、外加剂、一半水（50%）搅拌 90s，再加入石子，一半水（50%）搅拌 60s，可使混凝土的工作性能变得更好。

2.2  抗压强度

抗压强度试验结果表明，和易性好的混凝土 7 天抗压强度会增长 6%～10%，28 天提高 6%～9%，60 天提高 6%～10%而和易性不好的混凝土 7 天、28 天、60 天的强度都会减少。

3  搅拌工艺对混凝土性能影响的原因分析

混凝土是一种水泥、各种掺合料和骨料混合在一起的复合材料，在混凝土搅拌过程中，有固体、液体和气体参加搅拌，而且他们彼此之间还有一系列复杂的物理化学变化，最终影响着混凝土的工作性能和强度。

3.1  新的搅拌工艺使各个材料混合状态更加均匀

原始搅拌工艺中，部分胶凝材料遇到水会凝结成团，不能充分与粗细骨料均匀相接、导致混凝土中出现一些胶凝材料没有得到充分水化或者骨料密集没有混合足够的胶凝材料的薄弱部分，造成混凝土搅拌不均匀，工作性能不好，从而影响混凝土强度。

新的搅拌工艺先将胶凝材、砂、一半的水和减水剂搅拌成均匀的粉末状，减少团状胶凝材料的产生，再加入剩下的水和石子，使得混凝土中粗细骨料和胶凝材料得到充分混合，提高工作性能，增强混凝土强度。

3.2  新搅拌工艺改变了混凝土内部的细微结构

传统工艺中，所有材料都是一起加入的，石子遇到水之后表面会吸附许多微小颗粒形成一种保护膜，混凝土凝固后会产生空隙，跟石子的凝结力减小，影响混凝土的强度。

新的搅拌工艺中石子和潮湿的粉末状胶凝材料砂子混合物搅拌过程中，石子会与各种材料接触得更加均匀，从而使各个材料紧密结合，减少气泡的形成，后期裂缝少，增强混凝土的强度。

［作者简介］李永涛，宋玉多，冯小辉，张日华，张珍珍。