搅拌方式对水泥混凝土含气量与性能影响的研究

摘要

工程中要求混凝土具有良好的耐久性能。在混凝土中引入合理的含气量能使混凝土使用性、耐久性（抗冻性）、抗渗性都有较大幅度的提高。上世纪30年代发展起来的引气混凝土技术，是混凝土技术进步的最大进展之一，目前引气混凝土被应用在几乎所有的建筑结构上。工程中通常使用掺加引气剂技术来增加混凝土的含气量。影响混凝土引气效果的因素较多。针对组成混凝土材料的级配、混凝土坍落度、水灰比等变化与其含气量的关系，国内外进行了一些相关的研究。搅拌作为混凝土生产最基本的制备方法，而搅拌方式、搅拌参数变化对混凝土含气量的影响规律的研究却很少见到。如果可以采用合适的搅拌方法能提高混凝土的含气量，将更为经济方便。
　　 为了研究搅拌方式、搅拌过程对混凝土含气量与耐久性的影响规律，论文从搅拌概念和振动搅拌理论出发，以双卧轴、单卧轴和立轴式振动搅拌样机为平台，研究普通强制搅拌方式和几种振动搅拌方式对混凝土含气量等性能的影响。对搅拌过程中影响混凝土含气量的因素及规律进行研究，主要通过对各搅拌参数（如振动幅值和振动圆频率、搅拌速度、叶片安装排列方式等）变化对混凝土含气量的影响规律进行试验研究。通过测试分析搅拌过程中不同条件和参数下混凝土的含气量和强度，研究分析振动搅拌方式合适的振源位置及其振动搅拌参数对混凝土含气量的影响，分析比较混凝土振动搅拌方式对其含气量的影响机理，与目前工程中广泛应用的引气剂技术进行了对比试验研究。并利用扫描电镜技术和汞压法孔结构测试技术对不同搅拌条件下混凝土的微观结构进行了测试分析，研究不同的搅拌条件对混凝土微观形貌变化的影响，对混凝土的宏观性能变化进行微观机理的分析。
　　 结果表明，提高混凝土的含气量的方法，除了目前国内外普遍采用的引气剂技术外，在搅拌参数匹配的条件下，在对物料进行搅拌的同时对物料施加振动作用的振动搅拌方式，可以显著提高混凝土的含气量。选择合适的振动搅拌方式可以使新拌混凝土含气量普遍达到3.5％左右，达到了工程中混凝土抗冻性要求的含气量，同时还具有较高的抗压强度；振动搅拌和加入引气剂技术同时使用可以取得更好的引气效果，而且在改善混凝土孔结构方面，这两种技术方法优势互补。微观原理的试验分析证明，采用振动搅拌方式可以明显改善混凝土中过渡层和水泥水化浆体的显微结构，可以细化混凝土的孔结构，因此能够提高混凝土的强度和耐久性。
　　 论文的研究是在国家自然科学基金项目“混凝土振动拌和机理的研究(50678026)”资助下完成的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 混凝土的基本特性

1．1．1 水泥混凝土的强度

1．1．2 过渡层理论

1．1．3 混凝土的耐久性

1．2 含气混凝土

1．2．1 含气量与混凝土冻融破坏

1．2．2 混凝土孔结构

1．3 常规混凝土引气方法及其应用

1．4 国内外关于混凝土引气技术的研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 混凝土搅拌设备及搅拌方式

1．6 问题的提出

1．7 本文研究的内容和方法

第二章 试验条件

2．1 试验材料及其配合比设计

2．2 试验检测指标及检测仪器

2．2．1 混凝土拌合物匀质性指标

2．2．2 硬化混凝土试样的抗压强度

2．2．3 混凝土拌和物的含气量

2．3 搅拌工艺

2．3．1 投料顺序

2．3．2 搅拌时间

第三章 普通强制搅拌与含气量的关系

3．1 普通强制搅拌时与含气量相关的几个搅拌参数

3．2 搅拌速度与含气量的关系

3．3 双轴叶片排列对混凝土含气量的影响

3．3．1 搅拌臂排列形式选择

3．3．2 试验结果与分析

3．4 充盈率与含气量的关系

3．5 拌筒形式与含气量的关系

3．6 原材料对混凝土含气量的影响

3．6．1 水泥用量和品种对混凝土含气量的影晌

3．6．2 混凝土含气量与集料及用水量的关系

3．7 其他因素对含气量的影响

3．7．1 水灰比

3．7．2 矿物质掺合料和外加剂

3．7．3 混凝土温度

3．7．4 振捣

3．7．5 养护龄期

3．7．6 运输和吊运

3．8 本章小结

第四章 双卧轴振动搅拌的混凝土含气量

4．1 混凝土在振动作用下的结构流变特性

4．2 双卧轴振动搅拌机及试验参数选择

4．2．1 双卧轴振动搅拌样机

4．2．2 振动搅拌原理及参数选择

4．3 振动搅拌与普通强制搅拌的对比试验

4．3．1 新拌混凝土含气量对比

4．3．2 强度对比

4．4 振动参数对混凝土含气量的影响

4．5 振动搅拌线速度对含气量的影响

4．6 本章小结

第五章 单卧轴振动搅拌的混凝土含气量

5．1 单卧轴振动搅拌样机

5．1．1 样机结构设计

5．1．2 激振器设计

5．1．3 搅拌叶片布置

5．1．4 试验内容

5．2 单卧轴样机主要参数对混凝土搅拌性能的影响

5．2．1 正交试验方案

5．2．2 试验结果及分析

5．3 单卧轴振动搅拌机振动参数对混凝土性能的影响

5．3．1 试验方案

5．3．2 试验结果及分析

5．4 对比试验

5．4．1 试验方案

5．4．2 试验结果与分析

5．5 本章小结

第六章 立轴式振动搅拌机的混凝土含气量

6．1 立轴式振动搅拌机

6．1．1 结构设计

6．1．2 相关参数选择

6．2 混凝土强度比较试验

6．3 立轴式振动搅拌混凝土的含气量

6．4 立轴式振动搅拌增加混凝土含气量的机理分析

6．5 本章小结

第七章 微观结构与机理分析

7．1 试验方法

7．1．1 扫描电子显微镜法(SEM)

7．1．2 压汞测孔法

7．2 不同搅拌条件下的微观形貌分析

7．2．1 试验结果

7．2．2 试验结果分析

7．3 孔结构分析

7．3．1 总孔隙率与特征孔参数

7．3．2 孔级配

7．4 本章小结

结论与建议

一、主要研究结论

二、创新点

三、建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢