水泥混凝土路面施工中混合料攪拌工藝的影響研究

許慶國

摘要：水泥混凝土路面是我國高等級路面的主要形式之一,但其高等級公路里程方面近幾年增長緩慢。制約水泥混凝土路面發展原因之一在于施工與養護控制質量不佳?；炷谅访媸┕r,由于混凝土混合料攪拌、運輸、攤鋪及振動密實成型工藝施工不嚴格,其強度與室內試驗條件下相比有較大差異,因此,現場施工的混凝土存在較大變異性。本文對混凝土攪拌工藝及其影響因素做出研究，以便有所幫助。

關鍵詞：水泥混凝土路面施工；混合料攪拌工藝；影響研究

中圖分類號： TU375 文獻標識碼：A

一，水泥混凝土混合理論

混凝土工藝過程是混合與分離過程?；旌先菀追蛛x難,混合均勻不易,局部分離容易?；旌详P系到混凝土的強度變異性?；炷粱旌侠硐霠顟B是:大小顆粒的排布既相互垛密,又相互包圍,相鄰粒級包圍數為5一7。

二，水泥混凝土攪拌工藝理論

攪拌工藝是指將原材料各組分按一定比例拌和成具有一定均勻性及施工性能的混凝土混合料的過程,是混凝土結構形成的開端。攪拌過程能夠影響混凝土混合料中水泥的水化反應及水泥一集料界面粘結層的形成,從而影響混凝土的性能。

1，勻化機理

擴散機理:組成材料由原來所占據的空間進入其它組成材料的空間,分布達到均勻的過程。攪拌筒旋轉時物料下落混合過程,影響因素是下落高度及攪拌機轉速,下落高度過高,容易產生離析；旋轉速度過大會增大離心力,影響下落混合； 雙錐式攪拌機改變葉片角度可在較小的角度時就下落,同時每旋轉一周物料下落多次, 從而改善攪拌質量。

剪切機理:由葉片強制物料之間產生剪切位移,物料沿滑動面滑動,混合達到均勻的過程。強制式攪拌機的作用機理為,不同角度的葉片通過料層時,強制物料產生環向、徑向和豎向運動,葉片通過的空間由翻越葉片的物料、兩側倒坍的物料及相鄰葉片推過來的物料所填充混合。

對流機理:物料在立式圓筒形攪拌器中依靠對流運動達到均勻的過程。沿筒壁內側設直立擋板可形成豎向對流和局部環向對流；豎向對流對消除筒底死角有重要作用,減弱環向對流對細料混合均勻有重要作用。

2，攪拌強化。通過攪拌改變水泥水化反應過程,達到提高混凝土強度的效果。

3，強化機理在宏觀均勻的基礎上,使細顆粒的分布進一步均勻。振動攪拌在攪拌機上安裝振動器進行攪拌,當水泥用量不變時,振動攪拌流動度略有提高,抗壓強度可大大提高。其機理是振動破壞了水泥的團聚結構,使水泥及其它摻合料細顆粒分布均勻,凈化界面,增加界面水泥水化產物數量。

破碎強化:攪拌過程中,水泥顆粒破碎,比表面積增大。通過超聲發生器活化攪拌水泥砂漿,再進行混凝土拌合,使水泥比表面積增加,從而提高混凝土強度。碾壓工藝也可產生破碎作用,對提高強度有一定作用。

加熱強化:水灰比一定時,混凝土混合料坍落度隨著溫度升高而降低,混凝土早期強度隨著溫度升高而增大；坍落度一定時,隨著溫度升高,用水量增大,混凝土早期強度隨溫度升高有所提高,但后期強度有所降低；水灰比及坍落度均保持一定時,用水量和水泥用量均隨溫度升高而相應增加,早期強度增長明顯,后期強度不降低。

4，塑化作用

潤濕塑化:固體顆粒表面通過氫鍵結合吸附水分子,形成多分子層時,起潤濕作用,混合料表現為塑化狀態。存在塑化的最佳含水量,超過最佳含水量時,產生離析；達不到最佳含水量時不能充分水化。

陳放塑化:混合料攪拌后陳放一段時間,由于水泥水化,粒性增大,改善了混合料的可塑性。

碾壓塑化:碾壓過程中,部分水及空氣被擠出,水化膠凝材料通過擴散進入水和空氣的空隙中,提高漿體的粘聚力及密實度,從而增加可塑性。

三，混合料攪拌工藝參數的影響研究

1，攪拌機類型對混合料變異性的影響

攪拌裝置:現有典型攪拌裝置為間歇式雙臥軸強制式振動攪拌機。

投料順序:一次投料,即砂、水泥、石子順序加入料斗后一次投入攪拌機,在投料的同時加入全部水進行攪拌；分組投料,即將粗集料和部分水投入攪拌筒,以清除上一盤料粘附于筒壁的砂漿,然后將水泥、砂和剩余水加入進行攪拌；二次攪拌,也就是先將全部水泥、砂及約1/3的水投入進行攪拌,然后加入粗集料及余下水進行攪拌。

2,攪拌時間對混合料變異性的影響

整個攪拌過程應該是空間上不同形式運動的有機組合。如果工作腔內不同坐標方向的攪拌系數趨于相同,那么攪拌過程中物料的運動呈現出各向同性,要使混合物達到均勻將只取決于攪拌時間。

攪拌時間是指從原材料全部投入攪拌筒至混合料開始卸料的時間。攪拌時間與攪拌質量有密切關系?；炷粱旌狭系淖儺愋耘c攪拌時間有關,攪拌時間不足,混凝土強度較低,強度離散性很大。充分攪拌的混凝上平均強度較欠攪拌的混凝土強度可提高10一20%,,欠攪拌的混凝土強度較低,強度離散性, 因此,攪拌時間應選為水泥用量均勻及強度均勻的時間。

時間

上圖為混凝土均勻度與攪拌時間的關系曲線。物料初級階段的攪拌主要是靠宏觀上的循環流動來實現(Ⅰ段)； 時刻起攪拌機內各組分的擴散分布加快,此時各組分已在微觀上進行重新分布,并且擴散運動從某一時刻起主要作用(Ⅱ段),粘結的各組分再分離開來的過程也加快。攪拌與離析兩個過程從時刻起基本上達到動態平衡。Ⅱ段之后,均勻度變化很小(Ⅲ段),攪拌的實際意義不大。個別情況下,達到平衡的時刻要比均勻度最好的時刻稍晚(Ⅲ段曲線2)。

從上圖可以看出:攪拌時間不宜過短或過長,攪拌時間過短,混合料不均勻。長時間攪拌不經濟也不合理。長時間攪拌造成集料破碎,增加了水泥水化和坍落度損失。因此規定最長攪拌時間不超過正常攪拌時間的3倍。采用混凝土攪拌運輸車時,最長攪拌時間與溫度有關,一般應控制在合理的范圍內。

拌和時間的確定要在提高拌合物產量和拌和效率這對矛盾中取得最佳的平衡。我國所有高速公路水泥混凝土路面滑膜攤鋪時的拌和時間均在鋪筑初期,以質量控制為主?？偘韬蜁r間與純拌和時間均比規范規定的時間要長,純拌和時間一般不小于45s,施工正常時,在確保質量的前提下,提高產量,再提高到35一40s?；炷烈幏兑幎◤娭剖綌嚢铏C械拌制時間不允許小于60s。規范給出的總拌和時間60s與純拌和時間35s是最短時間,不得突破。

參考文獻

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