水泥砂浆法搅拌工艺对普通水泥混凝土性能影响研究

郭博　高妮

摘 要：在两种不同搅拌工艺（普通法和水泥砂浆法）下，分别对C20、C30、C40三种普通水泥混凝土的和易性、抗压、抗折强度、耐磨性及抗渗性进行试验测试，并对其结果进行分析研究，经对比分析，水泥砂浆法搅拌工艺主要可通过提高水泥石与集料粘结力及改变内部孔隙分布，提高混凝土的力学强度及耐久性。

关键词：搅拌工艺；水泥砂浆法；普通水泥混凝土；强度；耐久性

中图分类号：TU642 文献标识码：A 文章编号：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应用最为广泛的材料，如何提高其使用性能，一直备受国内外专家关注。目前提高混凝土使用性能的方法主要有提高原材料质量、优化配合比、加外加剂、改变搅拌施工工艺等，前三种方法在改善混凝土使用性能的同时也伴随有工程造价或难易程度提高缺点，相对前三种方法，最后一种通过改变搅拌施工工艺的方法，更简单易行、经济适用。受日本SEC混凝土技术的启发，我国一些研究人员先后提出了水泥净浆法、水泥裹石法、水泥裹砂及水泥砂浆法四种主要的二次投料搅拌施工工艺[1]。这四种方法目的都是在提高混凝土力学性能及耐久性的同时能节约水泥的目的，由于相比之下，水泥砂浆法施工工艺更简单一些，故本论文仅分析研究该方法对混凝土使用性能的影响。

2 原材料及试验方案设计

2.1 原材料

水泥选用西安蓝田尧柏水泥厂生产的尧柏42.5（R）硅酸盐水泥，水采用符合《公路水泥混凝土施工规范》要求的自来水；砂选用渭河水洗砂，表观密度2 680 kg/m3，自然堆积密度

1 410 kg/m3，含泥量0.7%，细度模数为2.7；碎石采用陕西渭南产的人工轧制碎石，其中粒径0.5～1 cm占碎石总重量35%，粒径1～2 cm占65%，级配良好。

2.2 试验方案设计

本文选用普通法和水泥砂浆法两种搅拌方法对水泥混凝土进行搅拌。普通法是指先将水泥、砂及碎石搅拌均匀，再加水搅拌180 s，形成新拌混凝土的搅拌工艺[2]；水泥砂浆法是指先将水泥、砂搅拌30 s，使其成为水泥砂，再在水泥砂中加水搅拌60 s，使其成为水泥砂浆，最终向水泥砂浆中加入碎石拌制90 s，形成新拌混凝土的搅拌工艺。

在以上两种不同搅拌工艺下，分别对强度等级为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）的三种普通水泥混凝土进行性能试验测试。

3 试验测试与结果分析

3.1 新拌混凝土拌合物和易性

在普通法和水泥砂浆法两种不同搅拌工艺下，按表3中配合比拌制混凝土，测定其坍落度，见表1，观测粘聚性、保水性均满足要求。

由表1可看出，在相同强度等级、相同配比，同测试条件下，相比普通法，水泥砂浆法可提高混凝土的坍落度，改善其和易性，改善程度随水灰比的提高而增大。

3.2 混凝土力学性能与耐久性

按照文献[2]分别测试两种不同搅拌工艺下，硬化后混凝土抗折、抗压强度、耐磨性及抗渗性，试验结果，见表2。

表2中试验结果表明，相对普通法搅拌工艺，水泥砂浆法搅拌工艺，可使混凝土7 d、28 d抗折及抗压强度均会有所提高，其中7 d抗压强度提高8.2%～11.1%，抗折强度提高10.5%～14.1%，28 d抗压强度提高9.5%～14.8%，抗折强度提高10.9%～13.7%，总体来看，抗折强度提高幅度比抗压强度稍大，28 d抗折、抗压强度提高幅度较7 d大，强度等级越低提高幅度越大，由此可推断，该搅拌工艺对改善混凝土抗折强度更有利，且强度提高幅度会随混凝土龄期增长及强度等级的提高而增大。见表3。

由表3可看出，水泥砂浆法搅拌工艺可提高混凝土耐磨性、抗渗性，磨损量降低幅度0.1%～4.2%，渗水量降低幅度24.5%～34.3%，综合来说，对混凝土耐磨性改善不大，但对抗渗性改善显著，混凝土强度等级变化对耐磨性、抗渗性影响无规律可循。

3.3 水泥砂浆搅拌工艺改善混凝土性能机理分析

水泥混凝土是由水泥、砂、石、水及内部的空气等组成复合性建筑材料，各组成之间有可能产生物理化学变化，最终影响着混凝土的使用性能[3]。

3.3.1 改善水泥石与集料的粘结力

当水泥开始水化时，最先形成絮凝结构，普通搅拌工艺，一方面使水泥絮凝结构解体，使其分散度提高，但同时另一方面，在粗集料运行的背面，絮凝结构是很少受到影响的，故此分散度差，影响水泥石与集料的粘结力，是强度的薄弱环节[4]。

相对于普通搅拌工艺，水泥砂浆法搅拌工艺，由于将水泥、水、砂拌制成水泥砂浆，砂被水泥浆包裹，完全破坏了絮凝结构，分散度提高，使其内部水泥可进一步水化，水化程度增大，速度加快，当再干燥状态的碎石加入砂浆中继续搅拌后，碎石表面可吸附部分水泥砂浆中的自由水分，最终可在其表面形成一层低水灰比的水泥浆壳，进而增强了水泥石与碎石之间的黏结力，混凝土强度提高，力学性能得以改善[5]。

3.3.2 改变混凝土中的孔隙分布

普通搅拌工艺，由于干燥的集料吸水性较强，在砂、石材料表面吸附有较厚的水膜，石子表面形成一个高水灰比的净浆壳，水泥石粘结强度低，硬化后，失水收缩造成内部孔隙、裂纹数量增多；同时，混凝土在浇筑初期初凝状态下，比重大的砂石材料下沉，比重较小的水分和气泡上浮，向上迁移过程中，遇到粗糙碎石的阻碍，有部分水分和气泡将聚集在其周围，促使混凝土硬化后，在粗骨料界面处形成大孔隙；正是由于以上两方面原因，混凝土整体性、均匀性遭到破坏[6]。

水泥砂浆法搅拌工艺，在石子表面形成低水灰比净浆壳，不仅可加强水泥石与集料的界面强度，而且起到阻碍自由水分向石子表面集中的屏障，消除了水分和气泡向石子表面不断聚集现象，避免了混凝土的分层现象，减少了水泥石与集料界面的裂缝和孔径尺寸，混凝土的密实度、强度、抗渗性等得到了很好改善[6]。

4 结 语

本文在两种不同搅拌工艺下，通过对三种不同强度等级混凝土的抗压、抗折强度、耐磨性及抗渗性进行测试，可得出如下结论：

①水泥砂浆搅拌工艺可增强水泥石与集料的界面黏结强度，进而提高混凝土的强度，改善其力学性能，相对于普通法，平均提高幅度，抗压强度提高10.9%，抗折强度提高12%，对提高抗折强度更有利，且随强度等级及龄期的增加而增加。

②水泥砂浆搅拌工艺通过改变孔隙分布，提高混凝土密实度、抗渗性及耐磨性等，相对于普通法，平均降低幅度，单位面积磨损量降低1.9%，渗水量降低30.2%，对混凝土抗渗性改善更大一些。

参考文献：

[1] 吴明杰，任兆林. SEC混凝土技术及其应用[J].交通科技与经济，2000

（04）.

[2] JTG_E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].

[3] 王长青，肖建庄，孙振平.现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估 [J].同济大学学报（自然科学版），2015，（02）.

[4] 秦昉.水泥混凝土投料搅拌工艺及其影响试验研究[D].西安：长安大

学，2013.

[5] 马骉，张文静，秦昉，等.投料搅拌工艺对嵌锁密实水泥混凝土性能的影 响分析[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2015（02）.

[6] 王云鹏，隗海林，佟金，等.水泥混凝土粘附界面的影响因素[J].吉林大学 学报（工学版），2003（01）.