水泥砂漿法攪拌工藝對(duì)普通水泥混凝土性能影響研究

郭博　高妮

摘 要：在兩種不同攪拌工藝（普通法和水泥砂漿法）下，分別對(duì)C20、C30、C40三種普通水泥混凝土的和易性、抗壓、抗折強(qiáng)度、耐磨性及抗?jié)B性進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析研究，經(jīng)對(duì)比分析，水泥砂漿法攪拌工藝主要可通過(guò)提高水泥石與集料粘結(jié)力及改變內(nèi)部孔隙分布，提高混凝土的力學(xué)強(qiáng)度及耐久性。

關(guān)鍵詞：攪拌工藝；水泥砂漿法；普通水泥混凝土；強(qiáng)度；耐久性

中圖分類(lèi)號(hào)：TU642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）33-0187-02

Abstract：In two different mixing process （general method and cement mortar method）， respectively workability， compressive strength， flexural strength， wear resistance， permeability resistanceof ordinary cement concrete（C20，C30，C40） were tested respectively， and the results were analyzed and studied， by comparative analysis， cement mortar method can improve mechanical property and durability of the concrete through improving the bond strength between cement and aggregate，and changing distribution of the internal pore.

Key words：mixing process；cement mortar method； ordinary cement concrete； strength； durability

1 概 述

水泥混凝土土木工程中應(yīng)用最為廣泛的材料，如何提高其使用性能，一直備受?chē)?guó)內(nèi)外專(zhuān)家關(guān)注。目前提高混凝土使用性能的方法主要有提高原材料質(zhì)量、優(yōu)化配合比、加外加劑、改變攪拌施工工藝等，前三種方法在改善混凝土使用性能的同時(shí)也伴隨有工程造價(jià)或難易程度提高缺點(diǎn)，相對(duì)前三種方法，最后一種通過(guò)改變攪拌施工工藝的方法，更簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)適用。受日本SEC混凝土技術(shù)的啟發(fā)，我國(guó)一些研究人員先后提出了水泥凈漿法、水泥裹石法、水泥裹砂及水泥砂漿法四種主要的二次投料攪拌施工工藝[1]。這四種方法目的都是在提高混凝土力學(xué)性能及耐久性的同時(shí)能節(jié)約水泥的目的，由于相比之下，水泥砂漿法施工工藝更簡(jiǎn)單一些，故本論文僅分析研究該方法對(duì)混凝土使用性能的影響。

2 原材料及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 原材料

水泥選用西安藍(lán)田堯柏水泥廠生產(chǎn)的堯柏42.5（R）硅酸鹽水泥，水采用符合《公路水泥混凝土施工規(guī)范》要求的自來(lái)水；砂選用渭河水洗砂，表觀密度2 680 kg/m3，自然堆積密度

1 410 kg/m3，含泥量0.7%，細(xì)度模數(shù)為2.7；碎石采用陜西渭南產(chǎn)的人工軋制碎石，其中粒徑0.5～1 cm占碎石總重量35%，粒徑1～2 cm占65%，級(jí)配良好。

2.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本文選用普通法和水泥砂漿法兩種攪拌方法對(duì)水泥混凝土進(jìn)行攪拌。普通法是指先將水泥、砂及碎石攪拌均勻，再加水?dāng)嚢?80 s，形成新拌混凝土的攪拌工藝[2]；水泥砂漿法是指先將水泥、砂攪拌30 s，使其成為水泥砂，再在水泥砂中加水?dāng)嚢?0 s，使其成為水泥砂漿，最終向水泥砂漿中加入碎石拌制90 s，形成新拌混凝土的攪拌工藝。

在以上兩種不同攪拌工藝下，分別對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C20（mc：ms：mg：mw=1：2.15：3.79：0.63）、C30（1：2.15：3.79：0.63）、C40（1：1.18：2.67：0.42）的三種普通水泥混凝土進(jìn)行性能試驗(yàn)測(cè)試。

3 試驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析

3.1 新拌混凝土拌合物和易性

在普通法和水泥砂漿法兩種不同攪拌工藝下，按表3中配合比拌制混凝土，測(cè)定其坍落度，見(jiàn)表1，觀測(cè)粘聚性、保水性均滿足要求。

由表1可看出，在相同強(qiáng)度等級(jí)、相同配比，同測(cè)試條件下，相比普通法，水泥砂漿法可提高混凝土的坍落度，改善其和易性，改善程度隨水灰比的提高而增大。

3.2 混凝土力學(xué)性能與耐久性

按照文獻(xiàn)[2]分別測(cè)試兩種不同攪拌工藝下，硬化后混凝土抗折、抗壓強(qiáng)度、耐磨性及抗?jié)B性，試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2中試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)普通法攪拌工藝，水泥砂漿法攪拌工藝，可使混凝土7 d、28 d抗折及抗壓強(qiáng)度均會(huì)有所提高，其中7 d抗壓強(qiáng)度提高8.2%～11.1%，抗折強(qiáng)度提高10.5%～14.1%，28 d抗壓強(qiáng)度提高9.5%～14.8%，抗折強(qiáng)度提高10.9%～13.7%，總體來(lái)看，抗折強(qiáng)度提高幅度比抗壓強(qiáng)度稍大，28 d抗折、抗壓強(qiáng)度提高幅度較7 d大，強(qiáng)度等級(jí)越低提高幅度越大，由此可推斷，該攪拌工藝對(duì)改善混凝土抗折強(qiáng)度更有利，且強(qiáng)度提高幅度會(huì)隨混凝土齡期增長(zhǎng)及強(qiáng)度等級(jí)的提高而增大。見(jiàn)表3。

由表3可看出，水泥砂漿法攪拌工藝可提高混凝土耐磨性、抗?jié)B性，磨損量降低幅度0.1%～4.2%，滲水量降低幅度24.5%～34.3%，綜合來(lái)說(shuō)，對(duì)混凝土耐磨性改善不大，但對(duì)抗?jié)B性改善顯著，混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化對(duì)耐磨性、抗?jié)B性影響無(wú)規(guī)律可循。

3.3 水泥砂漿攪拌工藝改善混凝土性能機(jī)理分析

水泥混凝土是由水泥、砂、石、水及內(nèi)部的空氣等組成復(fù)合性建筑材料，各組成之間有可能產(chǎn)生物理化學(xué)變化，最終影響著混凝土的使用性能[3]。

3.3.1 改善水泥石與集料的粘結(jié)力

當(dāng)水泥開(kāi)始水化時(shí)，最先形成絮凝結(jié)構(gòu)，普通攪拌工藝，一方面使水泥絮凝結(jié)構(gòu)解體，使其分散度提高，但同時(shí)另一方面，在粗集料運(yùn)行的背面，絮凝結(jié)構(gòu)是很少受到影響的，故此分散度差，影響水泥石與集料的粘結(jié)力，是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)[4]。

相對(duì)于普通攪拌工藝，水泥砂漿法攪拌工藝，由于將水泥、水、砂拌制成水泥砂漿，砂被水泥漿包裹，完全破壞了絮凝結(jié)構(gòu)，分散度提高，使其內(nèi)部水泥可進(jìn)一步水化，水化程度增大，速度加快，當(dāng)再干燥狀態(tài)的碎石加入砂漿中繼續(xù)攪拌后，碎石表面可吸附部分水泥砂漿中的自由水分，最終可在其表面形成一層低水灰比的水泥漿殼，進(jìn)而增強(qiáng)了水泥石與碎石之間的黏結(jié)力，混凝土強(qiáng)度提高，力學(xué)性能得以改善[5]。

3.3.2 改變混凝土中的孔隙分布

普通攪拌工藝，由于干燥的集料吸水性較強(qiáng)，在砂、石材料表面吸附有較厚的水膜，石子表面形成一個(gè)高水灰比的凈漿殼，水泥石粘結(jié)強(qiáng)度低，硬化后，失水收縮造成內(nèi)部孔隙、裂紋數(shù)量增多；同時(shí)，混凝土在澆筑初期初凝狀態(tài)下，比重大的砂石材料下沉，比重較小的水分和氣泡上浮，向上遷移過(guò)程中，遇到粗糙碎石的阻礙，有部分水分和氣泡將聚集在其周?chē)偈够炷劣不?，在粗骨料界面處形成大孔隙；正是由于以上兩方面原因，混凝土整體性、均勻性遭到破壞[6]。

水泥砂漿法攪拌工藝，在石子表面形成低水灰比凈漿殼，不僅可加強(qiáng)水泥石與集料的界面強(qiáng)度，而且起到阻礙自由水分向石子表面集中的屏障，消除了水分和氣泡向石子表面不斷聚集現(xiàn)象，避免了混凝土的分層現(xiàn)象，減少了水泥石與集料界面的裂縫和孔徑尺寸，混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性等得到了很好改善[6]。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在兩種不同攪拌工藝下，通過(guò)對(duì)三種不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度、耐磨性及抗?jié)B性進(jìn)行測(cè)試，可得出如下結(jié)論：

①水泥砂漿攪拌工藝可增強(qiáng)水泥石與集料的界面黏結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)而提高混凝土的強(qiáng)度，改善其力學(xué)性能，相對(duì)于普通法，平均提高幅度，抗壓強(qiáng)度提高10.9%，抗折強(qiáng)度提高12%，對(duì)提高抗折強(qiáng)度更有利，且隨強(qiáng)度等級(jí)及齡期的增加而增加。

②水泥砂漿攪拌工藝通過(guò)改變孔隙分布，提高混凝土密實(shí)度、抗?jié)B性及耐磨性等，相對(duì)于普通法，平均降低幅度，單位面積磨損量降低1.9%，滲水量降低30.2%，對(duì)混凝土抗?jié)B性改善更大一些。

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