振动搅拌时间对大流态混凝土性能影响.docx

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1、引言混凝土的匀质性对其强度及耐久性有重要影响，而混凝土的搅拌工艺直接影响到混凝土的匀质性，研究搅拌工艺对混凝土性能的提升具有重要意义。美、德等国家开展了振动搅拌对混凝土性能的影响研究，认为适当的振动搅拌时间可以提高混凝土强度。FCrriariS认为振动搅拌可提升混凝50%强度，余艳表明振动搅拌可以减小物料间的内摩擦力，增加混凝土匀质性。闫少杰等人证明了振动搅拌改善了混凝土孔结构。对于大流态混凝土,其搅拌时间短，且对和易性要求较高，以满足其长距离运输和泵送要求。贾蓬等人认为振动搅拌时间对混凝土性能的影响最小。而张正等人认为混凝土强度与振动搅拌时间成正比例。说明振动搅拌时间对新拌合混凝土性能的影响

2、并无明确定论。本文研究振动搅拌时间对混凝土和易性、力学性能等的影响，为振动搅拌在大流态混凝土中的应用提供一定的依据。1、试验部分1.1 原材料水泥：峨胜P-042.5水泥，其基本性能见表1。粉煤灰：四川省宜宾II级粉煤灰，其7d活性指数64.7%,28d活性指数63.9%。砂：四川某厂机制砂,其基本性能见表2。外加剂：四川省成都市某搅拌站，其减水率为30%。表1水泥基本性能指标标准稠度/%安定性凝结时间min3d强度/MPa28d强度/MPa初凝终凝抗折强度抗压强度抗折强度抗压强度27.4合格2353505.730.58.254.0注：潴试温度20cC,湿度60%表2机制砂基本性能指标项目细度

3、模数石粉含量/%含水率/%含石量/%中砂2.76.47.89.6细砂1.610.711.96.41.2 试验方法试验选用DT60ZBW型双卧轴振动搅拌机进行混凝土拌合,试验中振动组及基准组试验均采用该搅拌机，以确保试验组与基准组搅拌线速度相同。混凝土工作性能测试，如含气量、扩展度及含气量等依据GB/T50080-2016普通混凝土拌合物性能试验方法标准进行；力学性能依据GB/T50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准进行；混凝土电通量、抗碳化试验依据GB/T50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性试验方法进行。对于混凝土匀质性测试，待预拌混凝土测试完工作性能后，将拌合物装入如图

4、1所示尺寸的模具中，之后将模具放入振动台振动10s,静置30Inin后拆开模具，并将拌合物从上到下分为三层后装入71的容量筒中，测试各层拌合物的表观密度，并依据公式（1）计算拌150mmIMUoHE1UOtr1二EuJOH合物表观密度偏差率k值，k值越小，表明混凝土拌合物的匀质性越好。口，,ISOmmJ图1混凝土匀质性模具平面图k=PPX1O0%(1)PO式中：k混凝土拌合物表观密度偏差率();P三层混凝土拌合物表观密度平均值(kg/n?).P1上层混凝土拌合物表观密度(kgm3);p2下层混凝土拌合物表观密度(kgm3)o1.3 配合比设计依据成都市某搅拌站生产预拌混凝土的搅拌时间，设置混凝

5、土总搅拌时间45s,其中干料搅拌5s,湿料搅拌40s。研究不同振动搅拌时间对C30、C60混凝土性能的影响，混凝土配合比及振动搅拌时间见表3。表3混凝土配合比及振动搅拌时间混凝土等级水泥/(kgm3)水/(kgm3)I级粉煤灰/(kgm3)I1级粉煤灰/(kgm3)机制砂/(kgm3)外加剂/(kgm3)碎石/(kgm3)振动搅拌时间/S152295一4096069500C30152295一4096069501015229540960695025152295一4096069504015648040-73015.410000C6015648040一73015.410001015648040一73

6、015.410002515648040-73015.41000402、结果及分析2.1振动搅拌时间对混凝土和易性的影响图2为振动搅拌时间对混凝土含气量的影响，图3为振动搅拌时间对混凝土扩展度、坍落度的影响，图4为振动搅拌时间对混凝土拌合物表观密度偏差率k的影响。由图2可知，C30及C60混凝土的含气量均随着振动搅拌时间的增加而增大，振动IoS时，C30混凝土含气量较基准组含气量增加16.67%,C60混凝土较基准组增加70%以上。这是因为混凝土在拌合时，在振动作用下拌合物内部气泡在搅拌的作用下四散分开，并分散在混凝土表面，阻止气体的进入。而在振动搅拌时，混凝土表面水膜层破坏，拌合料在搅拌时很容

7、易引入空气中的气体，进而增大含气量。因此，在利用振动搅拌工艺制备大流态混凝土时，应该注意振动搅拌时间对混凝土含气量的影响。图2不同振动搅拌时间下混凝土的含气量由图3可知，随着振动搅拌时间的增加，C30及C60混凝土的扩展度、坍落度先增后减。这是因为振动搅拌使得胶凝材料团聚效应减小，释放自由水，导致扩展度增大，而随着振动搅拌时间的增加，胶凝材料分散越发均匀，水泥颗粒与水接触面积增大，水泥水化加快，需水量增加，导致拌合物扩展度及坍落度减小。Sooooo54321666666EEza嘤fe102030振动搅拌时间/s600590C01901.01.52.02.53.03.54.0振动搅拌时间/S00

8、043212222EEzS核客图3不同振动搅拌时间卜混凝土的扩展度、坍落度由图4可知,随着振动搅拌时间的延长,C30及C60混凝土拌合物表观密度偏差率先降后增。对于C30混凝土，振动搅拌IOS时表观密度偏差率最小，此时混凝土匀质性最佳，而随着振动搅拌时间的进一步增加，C30混凝土偏差率逐渐增大。对于C60混凝土，振动搅拌IOs时，其偏差率较振动25s时相差不大，其偏差率在振动搅拌至25s时最小，表明振动搅拌25s时C60混凝土均质性最佳，随着振动搅拌时间的进一步增加，偏差率逐渐增大.4298.6/22221111%/褂糖零超和良限以上结果表明，振动搅拌工艺对混凝土的和易性有益，可使拌合物更加均

9、匀。而当拌合物振动搅拌时间过长时，混凝土拌合物出现“过振”现象，进一步的振动搅拌会使得混凝土和易性下降，匀质性变差。2.2振动搅拌时间对混凝土力学性能的影响图5为振动搅拌时间对混凝土抗压强度的影响。由图5(a)可知：(1)振动搅拌IOS后C30混凝土抗压强度较基准组得到明显提升，混凝土养护7d时，振动搅拌IOS较基准组增加18.3,随着养护龄期的增加，抗压强度增加的趋势逐渐减小，混凝土养护至56d时，振动搅拌IOS的C30混凝土抗压强度较基准组增加8.9%。(2)当振动搅拌时间超过IOS时，混凝土抗压强度逐渐下降。振动搅拌25s时，C30混凝土7d强度较振动搅拌IOs时的强度下降2.2%,振动

10、40s较IOS抗压强度下降2.5%。这是因为振动搅拌工艺在提升混凝土匀质性的同时，具有一定的引气作用，振动搅拌时间较短时，引气量较小，振动搅拌时间进一步增加时，混凝土含气量进一步增加，对混凝土强度不利。由图5(b)可知：(1)C60混凝土抗压强度也表现出与C30相同的变化规律，养护7d时振动搅拌IOS的C60混凝土抗压强度较基准组增加6.6%,而56d时振动搅拌IOS的C60混凝土抗压强度仅增加3.4%。这是因为振动搅拌使混凝土中胶凝材料分散更加均匀，水泥水化加快，使得早期强度上升较基准组明显提升。因此，基准组较搅拌混凝土中未水化的胶材比水化的多，随着养护龄期的增加，未水化胶材逐渐水化，混凝土

11、强度提升。(2)当振动搅拌至25s时，C60混凝土养护7d时的抗压强度较振动搅拌IOS时有微弱的提升。而振动搅拌40s时，混凝土抗压强度明显下降，这是因为C60混凝土胶材用量较大，振动搅拌时间较短时，胶材分散效果不佳，当振动搅拌时间进一步增加时，胶材分散均匀，对强度提升作用更加明显。但与此同时，混凝土含气量随着振动搅拌时间的增加而增加，对强度带来不利影响，因此，C60振动搅拌时间不宜大于25s。40振动搅拌时间/S振动搅拌时间/S(a)C30混凝土(b)C60混凝土图5不同振动搅拌时间下混凝土的抗压强度2.3振动搅拌时间对混凝土耐久性的影响由以上研究可知，振动搅拌工艺在提升混凝土匀质性，提高混

12、凝土抗压强度的同时，具有一定的引气作用，这是否会影响混凝土耐久性需进一步研究。图6为C30、C60混凝土在养护7d和28d后的电通量，表4为不同电通量时混凝土的抗氯离子渗透性能。表4不同电通量时混凝土中氯离子渗透性混凝土试件电通C4000非常低可忽略不计由图6可知：（1）振动搅拌时间相同时，C30、C60混凝土的28d电通量较7d电通量低，这是因为混凝土随着养护龄期的增加，水泥水化进一步增加，水化产物会填补部分孔隙，减小电通量。此外，C30混凝土的7d、28d电通量均较C60提高近500C左右，主要是由于C60混凝土配比中粉料含量高、水胶比低，内部结构更加密实，有利于抗氯离子渗透。（2）对于C

13、30、C60混凝土而言，其电通量随着振动搅拌时间的增大而增加。C30混凝土在振动时间为40s时，28d电通量达1721C,结合表7,C30混凝土氯离子渗透性在较低的范畴。C60混凝土振动搅拌40s时，28d电通量达120OC左右，氯离子渗透性依然在较低的范畴。造成混凝土电通量增大的主要原因在于振动搅拌的引气作用使得混凝土中孔隙增多，不利于混凝土的抗渗透性。(a)7d18F1500卜9f61300卜1025振动搅拌时间/s（b）2d图6振动搅拌后混凝土的电通量图7、图8为不同振动搅拌时间下C30、C60混凝土养护28d后的碳化深度。由图7可知，振动搅拌后C30混凝土抗碳化能力减弱，未振动搅拌混凝

14、土碳化层深度为Omm,而振动搅拌40s后碳化层深度为10.02mm。这是因为振动搅拌的引气作用，使混凝土含气量增大，CO2气体易于进入混凝土气孔，与混凝土产物发生反应。由图8可知，C60混凝土无论是振动搅拌还是未振动搅拌，均无碳化，这是因为C60混凝土水胶比低，孔隙率小，在振动搅拌条件下，具有的引气效果较小，无碳化效果。由以上研究可知，随着振动搅拌时间的增加，振动搅拌工艺在提升大流态混凝土拌合物匀质性、抗压强度的同时，混凝土含气量不断增加，对混凝土强度、耐久性等带来不利影响。因此，在利用振动搅拌工艺制备大流态混凝土时，应注意振动搅拌时间对大流态混凝土匀质性和含气量的综合影响。结合振动搅拌时间对混凝土各性能的影响，C30混凝土的振动搅拌时间宜控制在IoS左右，而C60混凝土可适当提高振动搅拌时间，宜控制在1025s内。图7不同振动搅拌时间下C30混凝土的碳化深度Os(d.q=0mm)IOs(d,1,0fnm)25s(dn0m)40s(df110mm)图8不同振动搅拌时间下C60混凝土的碳化深度结论(I)C30、C60混凝土和易性在适当的搅拌时间内具有最优效果，但其含气量随着振动搅拌时间的增加而增加，振动搅拌IOS时，C30混凝土含气量较基准组增加16.67%,C60增加近70%。(2)混凝土抗压强度随