水泥混凝土投料搅拌工艺及其影响试验研究

水泥混凝土投料搅拌工艺及其影响试验研究

林裕先

广州市公路工程公司510500

摘要：随着社会经济水平的不断提升，我国施工建设行业迎来了巨大的发展机遇。混凝土作为工程建设的重要原材料，其拌制质量与搅拌工艺始终是行业工作者们关注的重点。本文结合水泥混凝土匀质性与路用性实验，研究分析了不同投料搅拌工艺对水泥混凝土质量的影响，旨在提供一定的参考与借鉴。

关键词：水泥混凝土；投料搅拌；试验

大庆至广州高速公路粤境连平至从化段（下简称本项目）为国家主干道大（庆）广（州）高速公路的一部分，是广东省规划的高速公路网广州至赣州高速公路的一段，同时也是广州市规划的“四环十八射”主骨架公路网中的第五射的重要组成部分。大广路面LM3标起讫桩号K59+880～K106+473.029，全线路基总长度30.014km，桥梁总长度13.119km，隧道总长度3.46km；设互通立交3座，服务区1处，停车区1处。水稳料145万吨，沥青面层料59.5万吨，砼路面5.3万方。水泥砼面层采用F5.0水泥混凝土。混凝土作为工程建设的重要原材料，其拌制质量与搅拌工艺始终是行业工作者们关注的重点。本文结合水泥混凝土匀质性与路用性实验，研究分析了不同投料搅拌工艺对水泥混凝土质量的影响，旨在提供一定的参考与借鉴。

1.二次搅拌工艺分析

水泥混凝土二次搅拌工艺，其根本原理是通过物料投料量、搅拌顺序的控制，利用混凝土物料间的混合作用提高混凝土性能。当前应用较为普遍的二次搅拌工艺主要包括先拌水泥砂浆法、先拌水泥净浆法、水泥裹砂法、净浆裹石法等。在水泥混凝土制备过程中采用二次搅拌工艺，能够有效提高水泥颗粒分散度和水泥水化程度，提高水泥浆与集料的聚结水平，从而获得理想的混凝土性能。常规的一次投料法通常是将所有的原材料一次投人搅拌机内拌和。这种方法主要考虑了混凝土组分中各物料互相分散均匀混合的作用，而没有注意到投料顺序对混凝土内部结构形式的影响。采用分次投料法拌制混凝土，可获得较常规法更为均匀的拌和物，而且有利于混凝土内部结构的形成，界面结构得到增强，使混凝土强度提高。

2.试验材料与方法

2.1原材料

本研究采用广州市越堡P·O42.5普通硅酸盐水泥，其主要物理及力学性能指标均符合《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/TF30-2014）要求

2.2试验配合比

水泥混凝土配合比设计抗弯压强度等级为F5.0，坍落度为20～40mm，根据原材料试验结果，设计得出普通水泥混凝土和嵌锁密实水泥混凝土配合比见表１。

由试验结果可得，采用分次投料搅拌工艺所制普通水泥混凝土的强度和抗磨耗性能总体有所提高．其中净浆裹石法的效果最显著，28d抗弯拉强度比一次投料搅拌混凝土提高约22%，抗压强度提高约13%，抗弯拉弹性模量提高约7%，单位面积磨损量减小约14%。水泥裹砂石法拌制的混凝土抗压强度与先拌砂浆法混凝土基本相同，抗弯拉弹性模量有所减小，但抗弯拉强度和抗磨耗性能优于先拌砂浆法混凝土。投料搅拌工艺对普通水泥混凝土强度、模量和抗磨耗性能的影响，与混凝土拌合物匀质性试验结果一致，说明采用净浆裹石法和水泥裹砂石法工艺，不但可提高混凝土的匀质性，且可改善其路用性能。

5.水泥砂浆法搅拌工艺对混凝土的增强机理

混凝土是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，在混凝土搅拌过程中，不但有固相、液相和气相参加搅拌，而且各相之间还产生着化学与物理化学的变化，并最终影响混凝土材料的强度。

5.1水泥砂浆法搅拌工艺提高了水泥石与集料的粘结力

水泥砂浆法投料搅拌工艺，由于先将水泥、砂与水搅拌成水泥砂浆，避免或减少了水泥团粒的形成，增加了水泥的分散度，提高了水泥颗粒在单位时间内的水化程度。当石子投入砂浆中继续搅拌后，高分散性的水泥净浆因干燥石子的吸水而在石子表面形成一个低水灰比的净浆壳，其硬化后与石子的粘结力较强，使水泥混凝土强度有所提高。

5.2水泥砂浆法改变了混凝土中的孔隙分布

在常规投料搅拌工艺中，由于骨料的亲水性，使其表面吸附了一层较厚的水膜，在石子表面形成一个高水灰比的净浆壳，其硬化后空隙多不致密，与石子的粘结强度较低，成为混凝土强度的薄弱层。同时在混凝土浇筑初期尚呈流塑态时，其中比重大的物质（砂、石等）会因自重而向下移动，同时使得比重较小的水分和气泡向上运动。在水分和气泡向上迁移过程中，遇到粗糙的碎石后，将聚集在骨料的下表面形成大小不均的水囊和空穴。使混凝土在凝结硬化过程中，在骨料界面形成大孔隙，薄弱层和大孔隙成为混凝土内部原始裂缝的发源地，破坏了混凝土的均匀性与整体性。

结论

本文采用新拌水泥混凝土综合路用性能最好，其抗弯拉强度、抗压强度、抗弯拉弹性模量与耐磨性等参数均为最优值；采用先拌砂浆搅拌工艺的水泥混凝土强度与耐磨性较优于传统工艺，但质量提升水平有限；采用水泥裹砂石搅拌工艺的水泥混凝土强度与耐磨性优于先拌砂浆法，但低于新拌水泥混凝土，同时材料的抗弯拉弹性模量有所降低。

参考文献：

[1]孙增智，申爱琴.二次投料搅拌工艺对混凝土性能的影响[J].公路，2009，04：222-225.

[2]王卫中，冯忠绪.二次搅拌工艺对混凝土性能影响的试验研究[J].混凝土，2011，04：40-42.

[3]焦予民.混凝土多步搅拌工艺的研究[D].长安大学，2007.