双螺旋搅拌机搅拌高强混凝土的搅拌工艺研究.pdf
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1、2 0 1 3年 第 2期 (总 第 2 8 0期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 工艺与设备 T E CH NI C S A ND E Q UI P ME N T 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 2 0 4 4 双螺旋搅拌机搅拌高强混凝土的搅拌工艺研究 杨鹏 ,翁军良,吕聪正 ,张会华 ( 长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室,陕西 西安 7 1 0 0 6 4 ) 摘要 : 研究了双螺旋搅拌机
2、搅拌 C 6 0 高强混凝土时 , 采用一次投料法、 先拌水泥砂浆法和水泥裹砂石法 3 种不同搅拌工艺对 混凝土性能的影响 , 在理论分析和试验研究的基础上 , 确定不 同搅拌工艺下的较佳参数 , 并通过对 比分析得出较优的搅拌工艺。 结果表明, 与其他2种搅拌工艺相比, 采用先拌水泥砂浆法搅拌 C 6 0高强混凝土时, 能有效改善混凝土界面过渡区结构, 提高混 凝土的强度和均匀性, 同时可以减少搅拌时间, 降低能耗, 提高生产率; 搅拌时间选择 8 5 9 5 S , 搅拌速度选择 1 6 1 8 m s , 可以得 到较好质量的混凝土。 关键词: 双螺旋搅拌机 ;高强混凝土 ;二次搅拌工艺
3、 ;先拌水泥砂浆法 中图分类号: T U6 4 2 2 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 1 5 5 0 6 Re s e a r c h o f m i x i n g t e c h n ol o g y o f d o u b l e h e l i x c on c r e t e m i x e r m i x i n g h i gh s t r e n g t h c o n c r e t e Y ANGP e n g , WE NG u n l i a n g , LOCo n g - z h e n g, Z
4、 H ANGHu i - h u a ( K e y L a b o r a t o r y f o r H i g h wa y C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y a n d E q u i p m e n t o f Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n , C h a n g anU n i v e r s i t y , X i an7 1 0 0 6 4 , C h i n a ) Ab s t r a c t :I t we r e t h e i mp a o f t h r e e d i
5、 ffe r e n t mi x i n g t e c hn o l o gy i n c l u d i n g a f e e din g me tho d the fi r s t mi x e d wi th c e me n t mo r t a r me t h o d and s and env e l o p e d wi th c e ment me tho d o n the p e r f o r ma n c e o f c o n c r e t e w h en d o u b l e s p i r a l m i x e r c h u ms C 6 0 h
6、 i gh- s t r e n g t h c o n c r e t e; d e t e r mi ne s b e t t e r pa r a me t e r d un d e r d i ffe r e n t mi x ing t e c hn o l o gy b a s e d o n the the o r e t i c a l an a l ys i s an d e x p e rime n t al r e s e a r c h a nd o b t a i n s t h e b e R er mi x i n g t e c hno l o gy t h r
7、 o u gh c o m p ara t i v e ana l y s i s T h e r e s u l t s h o we d th a t , c o mp a r i n g w i th t h e o t h er t w o mi x i n g p r o c e s s e s , the fir s t mi xe d wi th c e me nt mo r t a r me tho d c o ul d e f f e c t i v e l y i mp r o v e the s t r u c t ur e o f the tra n s i t i o
8、 n are a of the c o nc r e t e i nte r f a c e, e n h anc ethe s tre n g t h a n duni f o r mi ty o f c o n c r e t e , andi ntheme ant i me r e d u c ethemi x i n gt i me , c u t d o wn e n e r gy c o n s u mp t i o nand r a i s e p r o d u c t i v i tyw h e n m i x i n g C 6 0 h i gh- s tr e n g t
9、 h c o n c r e t e Th e m i x in g t i me w a s c h o s e n b e t we e n 8 5 - 9 5 S a n d the mi x i n g s p e e d a t 1 6 - I 8 m s , b e t t e r c o n c r e t e q u i ty c o u l d b e a c h i e v e d K e y wo r d s : d o u b l e h e l i x c o n c r e t e m i x e r ; h i gh- s tr e n g t h c o n c
10、 r e t e ; e c o n d a r y mi x i n g t e c h n o l o gy; f n - s t m i x e d w i t h c e m e n t mo r t a r me tho d 0 引言 0 1 双螺旋搅拌机 近年来, 双卧轴搅拌机在我国发展迅速 , 在产品规格 和数量上都远 远超过 了其他 机型 , 其 结构如 图 1 所 示 。 但 是双卧轴搅拌机存在 混凝 土容易抱 轴结块 、 搅拌低效 区、 料流运动不畅等问题 , 严重影响了搅拌设备的作业质量和 效率。 此外, 在实际应用中还发现 , 拌和后宏观上均匀的混 凝土 中的水泥浆放在
11、显微镜下会发现 , 仍有 1 0 3 0 的水 泥颗粒黏聚成微小的水泥 团, 微 观上并未达到均匀【 ” 。 针对 这些问题 , 在双螺带搅拌机的基础上开发了双螺旋混凝土 搅拌机 , 去除双螺带搅拌机的中间搅拌臂, 只保留两边搅 拌臂, 用两个半轴代替搅拌轴, 添加中间连接块, 形成了特 殊的“ 无轴” 搅拌结构, 其结构如图2所示。 0 2高强混凝土 高强混凝土的使用情况标志着一个国家建筑业的技 术发展水平。 在我国, 2 0 世纪9 0 年代以后, 高强混凝土越来 收稿 日期 :2 0 1 2 - 0 8 1 3 图1 双卧轴搅拌机结构 越多的开始在桥梁、 高层建筑、 建筑制品、 港口和海
12、洋等工 程领域得到推广使用。 高强混凝土是使用水泥、 砂、 石等传 1 5 5 图 2双螺 旋搅 拌机 结构 统原材料 , 通过添加一定数量 的高效减水剂( 或同时添加 一 定数量 的活性矿物材料 ) , 采用普通成型工艺制成的具有 高强性能的一类水泥混凝土。 根据 C E C S 1 0 4 : 9 9 高强混 凝土结构技术规程 , 将强度等级大于等于 C 5 0 的混凝土称 为高强混凝土; 而 J G J 5 5 2 0 0 0 普通混凝土配合比设计 规范 中则将强度等级大于等于 C 6 0的混凝土称为高强混 凝土 。 综合 国内外对高强? 昆 凝 土的研究和应用实践 ,以及 现代混凝土技
13、术的发展, 将大于等于 C 6 0 的混凝土称为高 强度 昆 凝土是比较合理 的。 0 3 二 次搅拌 工艺 实践证明, 在原料及配合比既定的条件下, 工艺措施 的合理程度对混凝土质量将产生重大影 响。 物料的搅拌顺 序很重要 , 因为混凝土的某些特性依赖于各组分进入搅拌 机的顺序2 - 3 。 二次搅拌工艺是指在考虑混凝土组分中各物 料相互均匀混合的基础上 , 利用物料投料量 、 搅拌顺序对 混凝土内部结构形成的影响, 综合提高混凝士 陛能的工艺方 法嗍 。 它的基本原理建立在改善水泥的分散性, 提高水泥活 性的基础上 , 进而不同程度地提高混凝土强度, 实现了传 统工艺无法实现的界面过渡层
14、水灰 比梯度特征 , 从而改善 了混凝土界面的微观均匀性 , 二次搅拌工艺还可以减少水 泥颗粒的团聚现象 , 改善水泥颗粒 的分散性 , 提高水化程 度 ; 另外 , 二次搅拌工艺一 定程度 上堵塞 了 自由水分 向骨 料界面集中的通道 , 改善了混凝土界面区的水化产物分布状 态 , 综合提高了混凝土各项性能习 。 此外, 二次加水可使裹 在骨料浆壳外的水泥砂浆的水灰 比将大于设计水灰 比, 成 为一层稀浆 , 这层稀浆有较好的润滑作用, 能够提高新拌 混凝土的和易性嘲 。 二次搅拌工艺搅拌步骤如 图 3 所示啊 。 图 3 二次搅拌工艺步骤 1 试验方案设计 1 1 混凝 土配合 比设计及试
15、验材料 在本次试 验中 , 混凝 土的设计强度 为 C 6 0 , 试验过程 中采用相同的试验材料和相同的配合 比设计 。 配合 比设计 为 D b : m : m :m = 1 6 5 : 5 0 0 : 6 0 6 : 1 2 2 9 = 0 3 3 : 1 : 1 2 1 : 2 4 6 , 因试验 样机设计 的公称容积 6 0 L , 可 以计算得 出混凝土各组成材 料 的实际用量为水泥 3 0 , 水 1 0 , 砂 3 7 , 石子 7 4 , 减水剂按水泥用量 的 1 添加 , 故需 0 3 k g 。 其 中, 水泥选择 秦岭牌 P 0 5 2 5 级水泥 , 粗骨料选择粒径小
16、于 2 5 m l n的 石灰岩碎石, 细骨料选择级配良好( I I 区) 的中砂 , 要求细 度模数宜大于 2 6 , 含泥量不应大于 2 0 , 高效减水剂选 择 U N F 5 高效减水剂, 为粉状, 采用后掺法 , 应在混凝土用 水量中扣除溶液用水量, 并适当延长搅拌时间。 1 2 搅拌试验设计 选取一次投料法、 先拌水泥砂浆法和水泥裹砂石法 3 种搅拌工艺进行试验研究。 ( 1 ) 一次投料法 : 将石子、 砂、 水泥和水一同加人搅拌 筒内进行搅拌, 试验安排如表 1 所示。 1 56 ( 2 ) 先拌水泥砂浆法: 将砂、 水泥和一部分水第一批先 加入搅拌筒 内, 将骨料分 为第二批
17、 , 先投入第一批材料搅 拌成砂浆后投入第二批材料搅拌成均匀的混凝土。 本试验 是一个 4因素 4 水平的试验 , 可 以采用正交表 L 。 ( 4 ) 来设 计 , 如表 2 所示。 表 1 一次投料法试验安排 ( 3 ) 水泥裹砂石法: 将砂、 石和一部分水第一批先加入 搅拌桶内搅拌成砂石浆, 然后加入水泥搅拌一段时间, 最后 加入剩余的水搅拌成混凝土。 本试验是一个 5因素 4 水平 的试验, 可以采用正交表 L ( 4 ) 来设计, 如表 3 所示。 表 2 先拌水泥砂浆法试验安排 试验 1 试验 2 试验 3 试验 4 试验 5 试验 6 试验 7 试验 8 试 验 9 试验 1 O
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