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超高性能水泥基(UHPC)材料是一种具有优异力学性能和耐久性的新型混凝土材料,它在建筑、桥梁、防弹和自修复等领域有着广泛的应用前景。然而,生产UHPC材料时,满足足够的可塑性要求是一个挑战,因为它在混合过程后很快就会变硬,导致难以施工和成型。因此,寻找一种能够提高UHPC材料可塑性的有效混合技术是非常必要的。
目前混凝土行业使用的混合技术在过去一个世纪内没有太大变化,主要依赖于带有剪切工具的行星式混合器,向系统提供低或高的混合能量。众所周知,工具搅拌混合会在混合物中分布不均匀的能量剖面,影响最终材料的可塑性。例如,高剪切区域会导致颗粒的破碎和分散,而低剪切区域会导致颗粒的聚集和沉降。这些现象会降低UHPC材料的均匀性和流动性,增加其黏度和凝结时间,从而影响其可塑性。
为了解决这个问题,一些研究人员尝试了其他领域使用的混合技术,如往复运动搅拌器混合或气泡声流混合,能够提供更均匀的能量剖面 。往复运动搅拌器混合是一种利用往复运动的搅拌器在混合容器内产生周期性的流动和剪切,从而实现高效混合的技术。气泡声流混合是一种利用气泡在声场中的振动和运动,产生强烈的微尺度的流动和剪切,从而实现高效混合的技术。这两种技术都能够在混合物中形成均匀的能量剖面,提高UHPC材料的可塑性 。
在这次演讲中,我们介绍一种新型的UHPC混合技术,称为共振声波®混合(RAM)技术。RAM结合了往复运动搅拌和声流微混合的原理,通过施加高频声压波来诱导均匀混合。RAM技术的工作原理如下:首先,将UHPC材料的干混料和水按一定比例放入混合容器中,然后启动往复运动搅拌器,使混合物在容器内产生周期性的流动和剪切。接着,启动声波发生器,向混合物中注入高频声压波,使混合物中的气泡产生振动和运动,形成强烈的微尺度的流动和剪切。最后,通过调节搅拌器和声波发生器的频率和幅度,使混合物中的能量剖面达到最佳的均匀性,从而提高UHPC材料的可塑性。
我们使用RAM技术对不同配比的UHPC材料进行了混合实验,并与传统的行星式混合器混合的UHPC材料进行了对比。我们采用了几种方法来评价UHPC材料的可塑性,包括流动性测试、黏度测试、凝结时间测试和均匀性测试。我们的实验结果表明,RAM技术能够显著提高UHPC材料的可塑性,使其具有更好的流动性、更低的黏度、更长的凝结时间和更高的均匀性,相比之下,传统的行星式混合器混合的UHPC材料则表现出较差的可塑性。我们还对RAM技术混合的UHPC材料的力学性能和耐久性进行了测试,发现它们也有所提高,说明RAM技术不仅能够改善UHPC材料的可塑性,还能够保持或提升其其他性能。
总之,我们介绍了一种新型的UHPC混合技术,即RAM技术,它能够通过施加高频声压波来诱导均匀混合,从而提高UHPC材料的可塑性。我们展示了我们的初步发现,并讨论了它们与UHPC的可塑性的关系。我们认为,RAM技术是一种有前途的混合技术,它能够为UHPC材料的生产和应用提供一种有效的解决方案。我们希望我们的研究能够为UHPC材料的发展和推广做出贡献。