振动搅拌提高混凝土性能的机理及其试验研究

摘要

混凝土是一种多相、多孔的非匀质复合材料。从宏观来观察，混凝土可视为骨料颗粒分散在水泥石机体中所组成的两相材料；从微观来观察，其内部结构相当复杂，由骨料、水泥水化产物、未水化的水泥颗粒、毛细孔、微裂纹等构成，且分布极不均匀。搅拌的机理就是，通过搅拌物料使其相互碰撞、对流和扩散，最终达到宏观与微观上的匀质性，同时在强烈的物理搅拌与化学变化下，使混凝土的状态和性能也发生质的改变。
　　振动搅拌就是通过搅拌与振动的双重作用，使物料颗粒间相互激烈的碰撞，从而提升混合料的对流和扩散，最终达到整体上的匀质性；振动搅拌不仅降低了混凝土颗粒间的粘度、摩擦力，而且增加了物料间的挤压与碰撞次数，破坏了水泥团，加速了水化反应,优化了混凝土的孔结构以及孔级配，强化了水泥石-骨料的界面结合处，因而明显地提升了混凝土的各项性能。
　　在此理论分析的基础上，通过试验比对研究了振动拌合与不振动拌合条件下混凝土性能的差异，得出了：对于不同配比的混凝土，振动拌合可以增加混凝土拌合物的含气量，降低混凝土的坍落度，提高粘聚性与保水性，对混凝土强度以及早龄期强度的提升尤为明显。
　　试验比对了减少水泥含量5％、10％、15％、20％后，在振动拌合条件下对混凝土性能的影响；发现了当水泥含量减少到10％时，其强度、工作性以及含气量均满足设计要求；而减少到15％时，只有工作性不满足要求；从而得知，在振动拌合的条件下，减少水泥含量主要影响的是工作性，而对强度的影响次之。通过调整砂率来改善混凝土的工作性，最终使得减少15％水泥含量的混凝土工作性、耐久性以及强度均达到了设计要求。
　　为了进一步研究从微观方面振动拌合对混凝土的影响，以及减少水泥量后对微观形态的影响；通过扫描电镜以及压汞法对比分析其微观性能，得知：振动拌合相比较于不振动拌合，可以明显的改善混凝土的水泥石与骨料界面结合处的微观形态，同时改善孔结构与孔的级配，提升混凝土的强度以及耐久性；当在此基础上，减少水泥含量10％时，混凝土的微观性能优于不振动拌合的混凝土。

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第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2影响混凝土强度的因素分析

1.3影响混凝土工作性的因素

1.4影响混凝土耐久性的因素

1.5搅拌机理与振动搅拌技术

1.6本文的研究内容及方法

第二章 理论分析

2.1振动搅拌对混凝土流变特性的作用机理

2.2振动搅拌对混凝土工作性的影响机理

2.3振动搅拌对混凝土耐久性的影响机理

2.4振动搅拌对混凝土强度的影响机理

2.5振动搅拌对混凝土微观孔结构的影响机理

2.6本章小结

第三章 样机设计与实施方案

3.1试验样机设计

3.2试验制度的设计

3.3试验方案的设计

3.4本章小结

第四章 试验结果分析

4.1混凝土质量评价体系

4.2试验结果分析

4.3本章小结

第五章 微观形态对混凝土性能的影响机理

5.1 微观形貌结构对混凝土的影响机理

5.2 孔结构对混凝土性能的影响机理

5.3 本章小结

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

攻读学位期间取得的成果

致谢