混凝土搅拌.docx

1、混凝土搅拌新一代混凝土搅拌站传统的搅拌工艺，混凝土搅拌是采用水泥、砂石干拌后再加入水、外加剂一次投入拌锅进行搅拌，若干时间后出料形成新拌混凝土，其优点是实现的设备与流程简单。但是，新拌混凝土砂石表面易形成一层自由水膜，增大了界面区的水灰比，从而削弱了水泥浆与集料的粘结强度，使水泥浆体的作用远未发挥出来；其次，是把宏观上均匀的混凝土放在显微镜下会发现，仍有10% 30的水泥颗粒粘聚成微小的水泥团，水泥水化很不充分, 这部分的水泥效能未被发挥出来 ；研究表明，即使在水胶比很低的高性能混凝土中，也有 10%20% 的水泥水化反应不够充分，而仅仅起到微集料的填充作用。日本在青函海底隧道的施工中，发现当

2、砂粒表面的吸附水在搅拌过程中首先粘裹部分水泥，造成了水灰比较小的一层“壳”，这种混凝土的一系列性能均优于传统工艺搅拌的混凝土。多步混凝土搅拌是指二步或者三步搅拌法。二步混凝土搅拌过程是指先制备水泥砂浆或水泥稀浆，然后再与骨料拌合成混凝土，而三步混凝土搅拌过程是指先制备水泥浆，然后与砂混合成稀浆，最后与粗骨料拌合制成混凝土。我国混凝土搅拌站(楼)的现状及其发展方向的探讨混凝土搅拌站的计量精度分4个方面,即骨料、水泥、水和外加剂,其中骨料的精度一般控制在士2%之内,水泥的精度一般控制在士1%之内,水的精度一般控制在士1%之内,外加剂的精度一般控制在士1%之内。骨料的计量一般是采用皮带称、称量斗来进

3、行称量,皮带称为累计称量,称量斗为单独称量或累计称量。水泥及粉料的称量一般是采用称量斗来进行,当有多种粉料时采用累计称量或单独称量。水的计量一般有容积式和称量式两种方式,容积式又分为时间计量方式、定量水表计量方式、涡轮流量仪计量方式;称量式分为自落排水称量装置、加压水泵排水称量装置以整体式称量桶结构;外加剂的称量有容积式、质量式和脉冲计量表等方式。多步搅拌工艺,是指在考虑混凝土组分中各物料相互均匀混合作用的基础上,利用物料投料!搅拌顺序对混凝土内部结构形成的影响,综合提高混凝土性能的工艺方法。混凝土多步搅拌工艺的研究国内外很多专家对不同搅拌工艺方法进行了综合分析后得知:多步搅拌工艺通过高速搅拌

4、砂浆(或者水泥浆),低速搅拌混凝土混合料,可以使水泥充分水化,从而提高了混凝土强度,也节省水泥。通过对不同工艺方法下的混凝土试块的抗压强度进行测试分析表明:与传统搅拌工艺相比,多步搅拌工艺可提高混凝土强度10%左右;在减少水泥巧%的情况下,多步搅拌法仍可使混凝土达到合格强度。日本株式会社提出了变速混凝土搅拌机,并成功地应用于混凝土搅拌站(楼)中。这种变速搅拌机的特点为:用液压马达来实现无极变速,一开始用普通运转速度的2-3倍的高速来搅拌细骨料,这时投入的是砂、水泥及少量水,使水泥粒子得到充分的扩散和拌和,由于水泥砂浆的质量约为总质量的一半,且其拌和阻力小,因而负荷通常不大,高速搅拌效果也会好得

5、多。在完成这一工序后搅拌机会自行制动减速并投入另外部分的物料,直到完成搅拌。采用这种搅拌机不仅在效率上能达到要求,而且能生产出均质、稳定、和易性好的混凝土。在同一水灰比时,混凝土的塌落度可增大20mm,而且混凝土强度有所提高,在配合比设计一定时可减少水泥用量。国内外的多步搅拌工艺归纳起来有以下几种搅拌工艺流程目标都是为了提高水泥颗粒的分散性,促进水化反应,最终提高混凝土的质量。 比较完善的搅拌过程,应该是物料的位移必须由良好配合的对流运动和扩散运动来完成的。 骨料和水泥石之间存在约几十微米的界面层,它是由水化粗骨料表面,首先形成水膜层逐渐被新生产物填充而来。如水灰比大或泌水均会使水膜层厚度增加

6、,在过渡层会留下薄弱环节,所以只有减薄水膜层刁-能强化界面层。 多步搅拌工艺的基本原理正是建立在改善水泥的分散性,提高水泥活性的基础上,进而不同程度地提高混凝土强度。显然,材料不同,搅拌速度必然不同,搅拌砂浆或水泥浆时,速度必然要比搅拌混凝土高。一方面是这些材料粒径较均匀,不存在严重的离析现象;另一方面是高速搅拌可明显消除水泥聚团现象,并提高生产率。多步搅拌工艺(如先拌砂浆),砂子、水泥及水一起高速搅拌,由于砂子粒径相对于水泥团块比较小,不但起不到屏障作用,反而在高速运动过程中极易将水泥团粒击碎,使水泥充分水化,并均匀地粘附在砂粒表面,使接下来与粗骨料的多步搅拌更易混合均匀。多步搅拌工艺通过高

7、速搅拌砂浆(或水泥浆),低速搅拌混凝土混合料使水泥充分水化,不但提高了混凝土强度,而且保证了工作效率。 普通混凝土强度主要取决于骨料强度、水泥石强度以及水泥石和骨料界面过渡区的粘结强度和它们的相对体积含量。 日本东晴郎提出/水泥裹砂法,又称SEC法,其特点是在砂子表而造成一层水泥浆壳,增强效果极佳。 在实际应用过程中发现:混凝土的劣化或破坏往往出现在界面处。一方面是因为水泥石和集料的弹性模量不同,当温度，湿度发生变化时,水泥石和集料变形不一致形成细微的裂缝;另外,现有的混凝土搅拌工艺使砂石表面形成了一层自由水膜,削弱了水泥浆与集料的粘结,使水泥浆体的作用远未发挥出来;此外,水泥颗粒被砂石夹裹,

8、加水后易形成水泥小团粒,并包裹了很多拌和水,不易被破坏,降低了混凝土拌和物的和易性,且水灰比越小,这种现象越严重。水泥团粒吸附在骨料上,充填于骨料空隙中,致使包裹砂子的水泥颗粒相对减少,导致水泥不能充分水化,降低了混凝土的强度。 常规工艺使骨料表面吸附了一层较厚的水膜,水泥颗粒距离骨料界面较远,在骨料界面处生成的C一S一H凝胶数量偏少,而水泥水化产生的六方板块的Ca(0H)2晶体由于有足够的空间,而定向排列在骨料表面Ca(OH)2晶体比表面积小,表面能低,一与骨料的吸附作用弱,粘结力低,形成了许多潜在的.微小的原始裂缝水与同但在多步搅拌过程中粒与骨料表而很近,由于骨料表面包裹了一层水灰比比较低

9、的水泥壳,水泥颗使Ca(0H)2晶体向骨料界面方向的生长缺乏足够的空间,时也使得比表而积较大，表面能较高的C一S一H凝胶能够在骨料表面充分形成,骨料有足够的吸附作用,并且在早期就与骨料表面接触点的面积与数量增多,泥混凝土的早期强度高于常规搅拌混凝土。 混凝土多步搅拌工艺的具体优点如下:(l)与传统搅拌工艺相比,多步搅拌工艺可以有效地改善水泥颗粒的分散性,提高水泥的水化程度,从而提高混凝土强度10%左右。(2)多步搅拌工艺使聚团水泥充分水化,减少水泥的浪费,在保证水灰比不变的同时又可以降低用水量,降低了生产成本。保证混凝土强度符合要求的前提下,多步搅拌工艺可节省水泥巧%左右。(3)多步搅拌工艺合

10、理安排上料时间，搅拌次序,从而为缩短搅拌周期,提高生产效率提供了可能。由于多步搅拌工艺可以在较短周期内使混凝土搅拌均匀,并且和易性好,减少了混凝土抱轴粘料的可能性,同时搅拌机衬板的磨损也因此降低。(4)强烈磨损发生在投入粗骨料以后由于预拌了砂浆,投入粗骨料后有砂浆作润滑剂,转速放慢,搅拌时间又短,因此磨损大大降低。根据我们的试验预测,搅拌机的叶片和衬板消耗寿命约增强20一30%。(5)混凝土排料时可采用低速搅拌(一般是高速时的1/4),不致发生混凝土过度搅拌,又可降低衬板磨损与功耗。(6)传统的拌和楼(站)的工艺流程中粉料是直接进入混凝土搅拌机,而搅拌机的骨料进料口不能达到完全封闭,造成粉尘溢

11、出到空气中。当采用多步搅拌工艺生产混凝土时,混凝土搅拌机进料口将不再有粉尘排出,在搅拌机出料口之前的全部过程均是全封闭传输,不会有粉尘污染,因而最大限度的降低了材料的排尘污染。 混凝土搅拌工艺方案比较 一次搅拌工艺在提高水泥分散性、水化程度以及平衡混凝土界面过渡区强度梯度等方面存在不足, 新的二次搅拌工艺可以在促进水泥颗粒分散、提高水化程度的同时, 使过渡区浆体的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, 使其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一个趋势: 界面过渡区弱, 增强之; 水泥浆体本体强, 稍减弱之, 从而综合地提高混凝土各项性能。 在距骨料表

12、面约 100 m 以内, 即界面过渡区( Interfacial transition zone) 确实存在着强度梯度。 二次搅拌具体工艺流程可归纳为先拌水泥砂浆法、先拌水泥净浆法、水泥裹砂法、净浆裹石法和粗细骨料全造壳法5种。 水泥裹砂法即SEC( Sand Enveloped with Cement paste) 工艺开始的,它通过两阶段加水来制备混凝土, 即将砂、石以及部分水搅拌时间 t1后, 然后加水泥搅拌时间 t2, 再加剩余水搅拌时间 t3后出料。混凝土的二次搅拌工艺 搅拌站进行混凝土生产时,首先将骨料(碎石、砂)通过装载机装到各自的储料仓中,通过控制系统计量并发出信号,打开石料和

13、砂料的给料阀门分别将骨料投入到秤斗进行称量,秤斗中的骨料不断增加直到电子秤指示到所要求的重量才控制下料阀门停止投料,然后启动平皮带送料至接料斗,再由上料料斗把骨料输送至搅拌机上部的待料斗。和上述方法类似,在骨料配料的同时在各自的秤斗中进行水泥、粉煤灰及添加剂的称重和所需水及外加剂的计量,水泥由水泥仓经螺旋输送机输送至水泥称量斗,水和添加剂分别由供液系统输送至水称量斗和添加剂称量斗内。在混凝土所需的各种材料计量完毕后,按一定的顺序打开待料斗气动门、水泥称量斗气动蝶阀、粉煤灰称量斗气动蝶阀、水称量斗气动蝶阀、添加剂称量斗气动球阀,同时,开启待料斗振机、水泥称量斗振机、粉煤灰称量斗振机、进水管加压泵

14、,把各种材料装入搅拌机进行搅拌。如果砂的表面是干燥的,将水泥与干砂混合在一起,这时砂与水泥呈分散的状态。如果砂的表面含有少量水分,含水率小于15%,这时水泥颗粒便会附着在砂颗粒的表面,形成一层水泥浆壳。这层水泥浆壳水灰比较小,且呈毛细孔状,其余的水泥分散在这些壳体之间。如果砂的表面含有较多的水分,含水率在15%一25%之间,则水泥与砂混合后,砂的表面形成一层较厚的水泥浆壳,并且相互粘结在一起;而其余分散状的水泥颗粒与水拌和成水泥浆,被封在壳体之间的空隙里。如果砂的表面含水率很高,大于25%,就不会在砂的表面形成水泥浆壳,而会形成水泥砂浆。三、优点：采用水泥裹砂法搅拌混凝土,由于砂表面形成了一层

15、较厚的水泥浆壳,水泥浆被封在壳体之间的空隙里,起到了防止泌水的作用,避免了混凝土的分层离析,增加了骨料与水泥浆相互间的粘结力,从而提高了混凝土的强度。在混凝土的配合比和各项材料用量基本相同时,相同条件下,水泥裹砂法混凝土的抗压强度是普通混凝土的1.2倍左右,抗拉强度是1.05倍左右。因此,配制相同强度等级的混凝土,可以节约水泥用量,并能改善混凝土的抗冻、抗渗性能。 第一步:投入中砂217公斤,加水11公斤搅拌1分钟,达到使砂粒表面形成一层水膜。第二步:投入水泥107公斤进行造壳,从这个过程看,砂子表面的水膜与投进水泥结合,在搅拌中形成了水灰比很小的圆壳外径不等的松散团粒。分别加入复合早强剂、抗

16、冻剂各1%。混凝土二次搅拌工艺搅拌速度的确定二次搅拌工艺条件下, 搅浆速度对混凝土质量影响较大, 粒径较小的轻质材料可以高速搅拌, 搅浆速度为 4.5 m/s 时具有综合优势; 当搅混凝土时间不超过 15 s 时, 线速度的变化对混凝土抗压强度影响不明显; 搅混凝土时间超过 15 s 时搅拌线速度对抗压强度影响较大, 当搅混凝土时间为 25 s, 搅混凝土速度为 1.5m/s时, 混凝土搅拌质量较好。 二次搅拌工艺的主要特点是: 在合理确定搅拌工艺参数范围及其与设备参数匹配的前提下, 通过先高速搅拌水泥浆或砂浆, 促进水泥颗粒分散度, 提高水化程度, 再低速搅拌混凝土混合料, 使过渡区浆体的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: 界面过渡区弱, 增强之; 水泥浆体本体强, 稍减弱之, 从而综合地提高混凝土各项性能。 搅拌机转速(