水泥砂漿法攪拌工藝對普通水泥混凝土性能影響研究

郭博　高妮

摘 要：在兩種不同攪拌工藝（普通法和水泥砂漿法）下，分別對C20、C30、C40三種普通水泥混凝土的和易性、抗壓、抗折強度、耐磨性及抗滲性進行試驗測試，并對其結果進行分析研究，經對比分析，水泥砂漿法攪拌工藝主要可通過提高水泥石與集料粘結力及改變內部孔隙分布，提高混凝土的力學強度及耐久性。

關鍵詞：攪拌工藝；水泥砂漿法；普通水泥混凝土；強度；耐久性

中圖分類號：TU642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0187-02

Abstract：In two different mixing process （general method and cement mortar method）， respectively workability， compressive strength， flexural strength， wear resistance， permeability resistanceof ordinary cement concrete（C20，C30，C40） were tested respectively， and the results were analyzed and studied， by comparative analysis， cement mortar method can improve mechanical property and durability of the concrete through improving the bond strength between cement and aggregate，and changing distribution of the internal pore.

Key words：mixing process；cement mortar method； ordinary cement concrete； strength； durability

1 概 述

水泥混凝土土木工程中應用最為廣泛的材料，如何提高其使用性能，一直備受國內外專家關注。目前提高混凝土使用性能的方法主要有提高原材料質量、優化配合比、加外加劑、改變攪拌施工工藝等，前三種方法在改善混凝土使用性能的同時也伴隨有工程造價或難易程度提高缺點，相對前三種方法，最后一種通過改變攪拌施工工藝的方法，更簡單易行、經濟適用。受日本SEC混凝土技術的啟發，我國一些研究人員先后提出了水泥凈漿法、水泥裹石法、水泥裹砂及水泥砂漿法四種主要的二次投料攪拌施工工藝[1]。這四種方法目的都是在提高混凝土力學性能及耐久性的同時能節約水泥的目的，由于相比之下，水泥砂漿法施工工藝更簡單一些，故本論文僅分析研究該方法對混凝土使用性能的影響。

2 原材料及試驗方案設計

2.1 原材料

水泥選用西安藍田堯柏水泥廠生產的堯柏42.5（R）硅酸鹽水泥，水采用符合《公路水泥混凝土施工規范》要求的自來水；砂選用渭河水洗砂，表觀密度2 680 kg/m3，自然堆積密度

1 410 kg/m3，含泥量0.7%，細度模數為2.7；碎石采用陜西渭南產的人工軋制碎石，其中粒徑0.5～1 cm占碎石總重量35%，粒徑1～2 cm占65%，級配良好。

2.2 試驗方案設計

本文選用普通法和水泥砂漿法兩種攪拌方法對水泥混凝土進行攪拌。普通法是指先將水泥、砂及碎石攪拌均勻，再加水攪拌180 s，形成新拌混凝土的攪拌工藝[2]；水泥砂漿法是指先將水泥、砂攪拌30 s，使其成為水泥砂，再在水泥砂中加水攪拌60 s，使其成為水泥砂漿，最終向水泥砂漿中加入碎石拌制90 s，形成新拌混凝土的攪拌工藝。

在以上兩種不同攪拌工藝下，分別對強度等級為C20（mc：ms：mg：mw=1：2.15：3.79：0.63）、C30（1：2.15：3.79：0.63）、C40（1：1.18：2.67：0.42）的三種普通水泥混凝土進行性能試驗測試。

3 試驗測試與結果分析

3.1 新拌混凝土拌合物和易性

在普通法和水泥砂漿法兩種不同攪拌工藝下，按表3中配合比拌制混凝土，測定其坍落度，見表1，觀測粘聚性、保水性均滿足要求。

由表1可看出，在相同強度等級、相同配比，同測試條件下，相比普通法，水泥砂漿法可提高混凝土的坍落度，改善其和易性，改善程度隨水灰比的提高而增大。

3.2 混凝土力學性能與耐久性

按照文獻[2]分別測試兩種不同攪拌工藝下，硬化后混凝土抗折、抗壓強度、耐磨性及抗滲性，試驗結果，見表2。

表2中試驗結果表明，相對普通法攪拌工藝，水泥砂漿法攪拌工藝，可使混凝土7 d、28 d抗折及抗壓強度均會有所提高，其中7 d抗壓強度提高8.2%～11.1%，抗折強度提高10.5%～14.1%，28 d抗壓強度提高9.5%～14.8%，抗折強度提高10.9%～13.7%，總體來看，抗折強度提高幅度比抗壓強度稍大，28 d抗折、抗壓強度提高幅度較7 d大，強度等級越低提高幅度越大，由此可推斷，該攪拌工藝對改善混凝土抗折強度更有利，且強度提高幅度會隨混凝土齡期增長及強度等級的提高而增大。見表3。

由表3可看出，水泥砂漿法攪拌工藝可提高混凝土耐磨性、抗滲性，磨損量降低幅度0.1%～4.2%，滲水量降低幅度24.5%～34.3%，綜合來說，對混凝土耐磨性改善不大，但對抗滲性改善顯著，混凝土強度等級變化對耐磨性、抗滲性影響無規律可循。

3.3 水泥砂漿攪拌工藝改善混凝土性能機理分析

水泥混凝土是由水泥、砂、石、水及內部的空氣等組成復合性建筑材料，各組成之間有可能產生物理化學變化，最終影響著混凝土的使用性能[3]。

3.3.1 改善水泥石與集料的粘結力

當水泥開始水化時，最先形成絮凝結構，普通攪拌工藝，一方面使水泥絮凝結構解體，使其分散度提高，但同時另一方面，在粗集料運行的背面，絮凝結構是很少受到影響的，故此分散度差，影響水泥石與集料的粘結力，是強度的薄弱環節[4]。

相對于普通攪拌工藝，水泥砂漿法攪拌工藝，由于將水泥、水、砂拌制成水泥砂漿，砂被水泥漿包裹，完全破壞了絮凝結構，分散度提高，使其內部水泥可進一步水化，水化程度增大，速度加快，當再干燥狀態的碎石加入砂漿中繼續攪拌后，碎石表面可吸附部分水泥砂漿中的自由水分，最終可在其表面形成一層低水灰比的水泥漿殼，進而增強了水泥石與碎石之間的黏結力，混凝土強度提高，力學性能得以改善[5]。

3.3.2 改變混凝土中的孔隙分布

普通攪拌工藝，由于干燥的集料吸水性較強，在砂、石材料表面吸附有較厚的水膜，石子表面形成一個高水灰比的凈漿殼，水泥石粘結強度低，硬化后，失水收縮造成內部孔隙、裂紋數量增多；同時，混凝土在澆筑初期初凝狀態下，比重大的砂石材料下沉，比重較小的水分和氣泡上浮，向上遷移過程中，遇到粗糙碎石的阻礙，有部分水分和氣泡將聚集在其周圍，促使混凝土硬化后，在粗骨料界面處形成大孔隙；正是由于以上兩方面原因，混凝土整體性、均勻性遭到破壞[6]。

水泥砂漿法攪拌工藝，在石子表面形成低水灰比凈漿殼，不僅可加強水泥石與集料的界面強度，而且起到阻礙自由水分向石子表面集中的屏障，消除了水分和氣泡向石子表面不斷聚集現象，避免了混凝土的分層現象，減少了水泥石與集料界面的裂縫和孔徑尺寸，混凝土的密實度、強度、抗滲性等得到了很好改善[6]。

4 結 語

本文在兩種不同攪拌工藝下，通過對三種不同強度等級混凝土的抗壓、抗折強度、耐磨性及抗滲性進行測試，可得出如下結論：

①水泥砂漿攪拌工藝可增強水泥石與集料的界面黏結強度，進而提高混凝土的強度，改善其力學性能，相對于普通法，平均提高幅度，抗壓強度提高10.9%，抗折強度提高12%，對提高抗折強度更有利，且隨強度等級及齡期的增加而增加。

②水泥砂漿攪拌工藝通過改變孔隙分布，提高混凝土密實度、抗滲性及耐磨性等，相對于普通法，平均降低幅度，單位面積磨損量降低1.9%，滲水量降低30.2%，對混凝土抗滲性改善更大一些。

參考文獻：

[1] 吳明杰，任兆林. SEC混凝土技術及其應用[J].交通科技與經濟，2000

（04）.

[2] JTG_E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程[S].

[3] 王長青，肖建莊，孫振平.現澆再生混凝土框架模型結構地震損傷評估 [J].同濟大學學報（自然科學版），2015，（02）.

[4] 秦昉.水泥混凝土投料攪拌工藝及其影響試驗研究[D].西安：長安大

學，2013.

[5] 馬骉，張文靜，秦昉，等.投料攪拌工藝對嵌鎖密實水泥混凝土性能的影 響分析[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2015（02）.

[6] 王云鵬，隗海林，佟金，等.水泥混凝土粘附界面的影響因素[J].吉林大學 學報（工學版），2003（01）.