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目前,国内外有关混凝土方面的研究主要集中在原材料的级配、性能及新拌混凝土成型方面,技术方法已比较完善,但对搅拌工艺却重视和研究不够。国内外的相关标准都仅将新拌混凝土的宏观均匀度作为加工设备性能评定指标,就是这种观念的反映。致使通过改变搅拌工艺改善混凝土结构和力学性能的作用和巨大潜力都没有发挥,造成水泥等材料浪费,加工过程能耗高、噪声大,设备磨损快等问题。本文针对此问题进行了深入探讨,提出了新的二次搅拌工艺,对混凝土二次搅拌工艺及机理进行了系统的研究。
论文首先分析了混凝土微观组成对其性能的影响,发现界面过渡区是混凝土三大组成相中最薄弱的环节;进一步分析了传统搅拌工艺对混凝土微观组成及其性能的影响,揭示了传统搅拌工艺在提高水泥分散性、水化程度及平衡界面过渡区强度梯度等方面存在的不足,提出采用二次搅拌工艺来解决这些问题的理由。
重点对混凝土二次搅拌工艺的宏观、微观搅拌机理及其对混凝土形成过程的影响机理进行了分析。认为二次搅拌工艺可在促进水泥颗粒分散度、提高水化程度的同时使过渡区浆体水灰比在骨料之间以距离骨料表面的距离为自变量有规律的变化,硬化后强度产生与传统工艺混凝土界面过渡区固有的强度梯度相反的趋势,从而综合提高混凝土各项性能。
在理论分析的基础上,分别对四种二次搅拌工艺流程进行了试验研究,得出其参数匹配方案,并与传统搅拌工艺进行了横向对比试验,表明:采用二次搅拌工艺,混凝土质量普遍提高,微观结构得到了很大改善。
论文以普遍使用的双卧轴搅拌主机为试验模型及应用目标,在考虑设备、工艺与成本三者关系的基础上进行了不同方法的综合试验研究,得出了新的单速二次搅拌工艺方案,效果良好。
工业试验表明:采用变速二次搅拌工艺搅拌150s的混凝土强度比单速二次搅拌150s和传统工艺搅拌180s时分别提高3.5%、4.5%;采用单速二次搅拌时,可以达到变速二次搅拌的效果。