CN110240452A - 一种超高性能混凝土搅拌工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超高性能混凝土搅拌技术领域，公开了一种超高性能混凝土的搅拌工艺，准备搅拌机A和搅拌机B；将水泥、掺合料、部分水及外加剂投入搅拌机A搅拌，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；将细骨料和纤维投入搅拌机B搅拌，得到搅拌均匀的混合料；将混合料投入到搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌，再将剩余的水投入搅拌机A搅拌，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。本发明提高了超高性能混凝土的扩展性、抗压强度，并降低了电通量，同时具有搅拌效率高、工艺简单、搅拌均匀、减少细骨料及纤维对叶片和衬板的磨损等特点。

Description

一种超高性能混凝土搅拌工艺

技术领域

本发明涉及混凝土搅拌工艺技术领域，更具体地涉及一种超高性能混凝土搅拌工艺。

背景技术

搅拌是使混凝土混合料趋于匀质化的过程，普通混凝土搅拌机充分利用对流、剪切和扩散机理，一般在较短时间就可以使混合料达到宏观匀质，但对这种混合料仔细观察时，发现预拌混凝土中有些骨料表面是干燥的，另外还有一些干的小水泥团。影响混凝土搅拌质量的因素主要有材料因素、设备因素及工艺因素。液相材料黏度、密度及表面张力是影响搅拌均匀性的主要因素。通常，黏度、密度大的液相材料，搅拌均匀所需的时间较长或搅拌机所需要的动力较大。固体材料的密度、粒度、形状、含水率等是影响搅拌均匀性的主要因素。密度差小、粒径小、级配良好、针片状含量小、含水率低且接近的固体材料容易被搅拌均匀。混凝土是液体材料和固体材料的混合物，胶凝材料浆体黏度低和内聚力好、骨料粒形和级配合理、配合比合理时，混凝土易于搅拌均匀。

超高性能混凝土的设计理论是紧密堆积原理，采用水泥、掺合料、细骨料、外加剂、钢纤维等制备的具有高力学性能、高耐久性能、低脆性的新型水泥基复合材料。由于超高性能混凝土低水胶比、黏度比普通混凝土大、掺有钢纤维等特点，导致搅拌过程对搅拌机叶片和衬板的磨损较大，搅拌时间比普通混凝土的搅拌时间要长，搅拌均匀性不佳。

现有技术中CN1031962A公开了一种净浆包裹骨料的混土工艺，其在配合比相同的条件下提高了混凝土28天的抗压强度。CN1994709A公开了一种掺合料裹骨料混凝土的制备方法，其也在配合比相同的条件下提高了混凝土28天的抗压强度。采用水泥裹骨料进行混凝土强度的提高也是现有技术中的常规方法。但上述技术都是针对普通混凝土的研究，由于普通混凝土和超高性能混凝土的体系不同，上述方法直接应用于超高性能混凝土的实现的效果难以预料，需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高性能混凝土搅拌工艺，借鉴现有技术中的液体裹细骨料技术，考察各种物质对细骨料的包裹产生的效果，从而实现针对超高性能混凝土最适合且最优化的搅拌工艺。

本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种超高性能混凝土搅拌工艺，包括以下步骤：

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将水泥、掺合料、部分水及外加剂投入搅拌机A搅拌，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将细骨料和纤维投入搅拌机B搅拌，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌，再将剩余的水投入搅拌机A搅拌，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

优选的，在该超高性能混凝土搅拌工艺中，水泥选自硅酸盐水泥，掺合料选自硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组合，细骨料选自石英砂、河砂、机制砂中的一种或多种组合，纤维选择钢纤维，外加剂选自聚羧酸减水剂。

优选的，在该超高性能混凝土搅拌工艺中，水泥、掺合料、水、外加剂、细骨料、纤维的质量比为1-4:0.5-3:0.1-3:0.05-0.3:2-6:0.1-2，优选质量比为2.3-3:1-2:0.6-1:0.11-0.15:3.5-4.5:0.4-1.2。

优选的，在该超高性能混凝土搅拌工艺中，所述步骤S1的搅拌机均包括搅拌筒，搅拌筒开有进料口和出料口。

优选的，在该超高性能混凝土搅拌工艺中，所述步骤S2、S3同时进行，步骤S2搅拌2-4分钟，步骤S3搅拌2-4分钟，优选步骤S2和步骤S3的搅拌时间相同。

优选的，在该超高性能混凝土搅拌工艺中，所述步骤S4继续搅拌1-2分钟后，将剩余的水投入A搅拌机，再继续搅拌1-2分钟，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

优选的，步骤S2中采用的水与步骤S4剩余的水的质量比为96-99:4-1，进一步优选98:2。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明借鉴现有技术中的液体裹细骨料技术，通过考察不同搅拌条件，得到适合超高性能混凝土的最佳搅拌工艺。通将水泥、掺合料、部分水及外加剂形成浆液，将混合均匀的细骨料和纤维加入浆液中，利用细骨料和纤维的形状与尺寸差异，在混合搅拌时能够相互阻止细骨料与细骨料、纤维和纤维之间的团聚，使得细骨料与纤维分散的更加均匀，从而形成相对更为紧密堆积，提高了超高性能混凝土的工作性能、力学性能及耐久性能。

(2)本发明采用两台搅拌机同时两批物料进行搅拌，然后再混合搅拌，相对于采用一台搅拌机的搅拌工艺具有大幅度降低搅拌时间、搅拌均匀性好、搅拌过程中纤维结团少等特点，而且对不同类型的物料进行分类搅拌，减小胶凝材料对搅拌过程中的阻力，减少超高性能混凝土对搅拌机内衬及搅拌叶的磨损。

附图说明

附图1为本申请的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将2.65kg硅酸盐水泥(P.O 52.5)、1.5k硅灰、0.833kg水及0.13kg聚羧酸减水剂投入搅拌机A搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将4.0kg石英砂(约0.5mm)和0.8kg钢纤维(约0.3×12mm)投入搅拌机B搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌1.5分钟后，将剩余的0.017kg水投入搅拌机A，再继续搅拌1.5分钟，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

实施例2

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将3.0kg硅酸盐水泥(P.O 52.5)、1.0kg硅灰、0.588kg水及0.15kg聚羧酸减水剂投入搅拌机A搅拌，搅拌2分钟，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将3.5kg石英砂(约0.5mm)和1.2kg钢纤维(约0.3×12mm)投入搅拌机B搅拌，搅拌2分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌2分钟后，将剩余的0.012kg水投入搅拌机A，再继续搅拌2分钟，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

实施例3

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将2.3kg硅酸盐水泥(P.O 52.5)、2.0kg硅灰、0.98kg水及0.11kg聚羧酸减水剂投入搅拌机A搅拌，搅拌4分钟，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将4.5kg石英砂(约0.5mm)和0.4kg钢纤维(约0.3×12mm)投入搅拌机B搅拌，搅拌4分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌1.5分钟后，将剩余的0.02kg水投入搅拌机A，再继续搅拌1.5分钟，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

对比例1

采用与实施例1相同配比的原料，搅拌过程如下：

S1准备一台搅拌机；

S2将石英砂和钢纤维投入搅拌机搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S3将硅酸盐水泥和硅灰投入S2步骤得到的混合料中，搅拌2分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S4将98％使用量的水及聚羧酸减水剂投入S3搅拌均匀的混合料中，搅拌5分钟，将剩余的2％水投入搅拌机，继续搅拌2分钟，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

对比例2

采用与实施例1相同配比的原料，搅拌过程如下：

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将硅酸盐水泥、80％使用量的水及聚羧酸减水剂投入搅拌机A搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将石英砂、钢纤维、硅灰、20％使用量的水投入搅拌机B搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌3分钟后，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

对比例3

采用与实施例1相同配比的原料，搅拌过程如下：

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将硅灰、20％使用量的水及聚羧酸减水剂投入搅拌机A搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将石英砂、钢纤维、硅酸盐水泥、80％使用量的水投入搅拌机B搅拌，搅拌3分钟，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌3分钟后，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

对比例4

与实施例1工艺相同，但将步骤S2的胶凝材料浆体加入S3的混合料中。

对比例5

与实施例1工艺相同，但将步骤S2中加入全部的水，而步骤S4中不再有剩余水加入。

对比例6

与实施例1工艺相同，但将钢纤维在步骤S2中加入，而步骤S3中不再有钢纤维加入。

对比例7

与实施例1工艺相同，但将细骨料在步骤S2中加入，而步骤S3中不再有细骨料加入。

对实施例和对比例所述的超高性能混凝土搅拌工艺搅拌的超高性能混混凝土进行了搅拌时间、扩展度、标准试件标准养护28天的抗压强度及电通量测试，试验数据见表1：

表1 C130超高性能混凝土试验数据

从表1来看，实施例1-3搅拌得到的超高性能混凝土在扩展度、抗压强度及电通量方面具有明显优势，其说明书本申请的搅拌方法使超高性能混凝土各组分材料分散更均匀，适合制备力学和耐久性能更优的超高性能混凝土。对比传统单台搅拌工艺对比例1与实施例1，其搅拌时间增长，但扩展度和抗压强度均下降，且电通量提高。对比例2,3借鉴于现有技术中的掺合料裹细骨料和水泥裹细骨料的方法，其中，对比例2的超高性能混凝土的性能优于对比例1，对比例3的超高性能混凝土的性能不如对比例1，但其都劣于实施例1-3，由于水量的减少以及纤维的引入，使得超高性能混凝土体系与普通混凝土的差异较大，用于解释在普通混凝土体系的过渡区理论难以更好的解释超高性能混凝土体系，因此，也难以直接预料使用于普通混凝土体系的搅拌方式是否能够适用于超高性能混凝土体系，本申请通过实验对比能够更好的指导在超高性能混凝土体系的搅拌。对比例4-7对实施例1的条件进行了进一步考察，通过对比实施例1与对比例4可以看出，将混合料加入胶凝材料浆体才能够获得更高的性能，而将胶凝材料浆体加入混合料则导致性能下降，主要因为胶凝材料浆体有部分残留在搅拌机及过渡桶内，导致实际加入到混合料中的胶凝材料少于理论值，包裹在细骨料表面的浆体减少，而且加入顺序导致物料接触过程不同，其说明混匀顺序对本申请的方法有较大影响。通过对比实施例1与对比例5可以发现，水分成两部分加入与水一次性加入的影响不大。而水分为两部分加入可以更灵活的根据超高性能的混凝土的情况决定是否加入或加入多少剩余部分的水。通过对比实施例1和对比例6,7可以发现，只有将细骨料和纤维先混合均匀采能够获得更好的性能，其可能与细骨料和纤维的形状差异有关，无论先混合细骨料还是先混合纤维，都会对另一种物质的均匀混合造成阻碍，而将纤维和细骨料预先混合均匀，则能够利用这种阻碍作用反而使物料混合更加均匀。通过以上试验表明，本发明搅拌工艺能显著降低超高性能混凝土搅拌时间，提高搅拌均匀性，提高超高性能混凝土力学和耐久性能。

显然，本专利的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利所作的举例，而并非是对本专利的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超高性能混凝土搅拌工艺，包括以下步骤：

S1准备搅拌机A和搅拌机B；

S2将水泥、掺合料、部分水及外加剂投入搅拌机A搅拌，得到搅拌均匀的胶凝材料浆体；

S3将细骨料和纤维投入搅拌机B搅拌，得到搅拌均匀的混合料；

S4将步骤S3得到的混合料投入到步骤S2搅拌均匀的胶凝材料浆体中，并继续搅拌，再将剩余的水投入搅拌机A搅拌，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土搅拌工艺，水泥选自硅酸盐水泥，掺合料选自硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉中的一种或多种组合，细骨料选自河砂、石英砂、机制砂中的一种，纤维选择钢纤维，外加剂选自聚羧酸减水剂。

3.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土搅拌工艺，水泥、掺合料、水、外加剂、细骨料、纤维的质量比为1-4:0.5-3:0.1-3:0.05-0.3:2-6:0.1-2，优选质量比为2.3-3:1-2:0.6-1:0.11-0.15:3.5-4.5:0.4-1.2。

4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土搅拌工艺，在该超高性能混凝土搅拌工艺中，所述步骤S1的搅拌机均包括搅拌筒，搅拌筒开有进料口和出料口。

5.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土搅拌工艺，所述步骤S2、S3同时进行，步骤S2搅拌2-4分钟，步骤S3搅拌2-4分钟，优选步骤S2和步骤S3的搅拌时间相同。

6.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土搅拌工艺，所述步骤S4继续搅拌1-2分钟后，将剩余的水投入A搅拌机，再继续搅拌1-2分钟，得到搅拌均匀的超高性能混凝土。

7.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土搅拌工艺，步骤S2中采用的水与步骤S4剩余的水的质量比为96-99:4-1，优选98:2。