粗骨料对混凝土性能影响的试验研究
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［摘要］针对粗骨料是混凝土的主要成分，在混凝土中起着重要的作用。本文主要从粗骨料的吸水率、空隙率、颗粒形状、强度等方面试验，研究其对混凝土性能的影响，以利于提高建筑工程混凝土的力学性能和耐久性。
［关键词］粗骨料；吸水率；针片状含量；混凝土性能
中图分类号：TU528.7 文献标识码：A文章编号：
[ Abstract ] coarse aggregate for concrete is the main component in the concrete plays an important role. This article mainly from the coarse aggregate void ratio, water absorption rate, particle shape, strength, test, to study its influence on concrete performance, to enhance the construction of concrete mechanical properties and durability of.
[Key Words] coarse aggregate flakiness content; water absorption;; performance of concrete
1 前言
近些年来随着国家基础建设的突飞猛进，建筑工程不断向大型化和复杂化的方向发展，人们对混凝土性能的要求也日益提高。而混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，它的性能在很大程度上取决于组成材料的性能。
粗骨料是混凝土的主要成分，在混凝土中占有很重要的地位。在配制混凝土时，对粗骨料的种类、最大粒径、级配、吸水率、有害物质等项目必须进行检测，严格选材。本文主要从粗骨料的吸水率、空隙率、颗粒形状、强度等方面试验，研究其对混凝土性能的影响，以利于提高建筑工程混凝土的力学性能和耐久性。
2 试验及分析
2.1粗骨料吸水率对混凝土性能的影响
在混凝土拌合过程中，粗骨料的吸水率直接影响混凝土用水量，吸水率大的碎石可以直接吸走部分拌合用水，从而使得混凝土坍落度减小，影响混凝土拌合物的和易性。吸水率往往也对混凝土力学性能产生一定的影响。本试验通过采用在水胶比0.5，单位用水量为180kg/m3的条件下，测试不同吸水率的碎石对混凝土流动性和强度的影响，试验结果见表1。
通过试验看出：级配基本相同的碎石，吸水率在2.0%之内，对混凝土流动性和强度影响较小。当碎石吸水率≥3.0%时，混凝土出机坍落度/扩展度明显减小，而且损失快，混凝土抗压强度也明显降低。S5、S6经时10min左右，混凝土几乎没有了流动性，无法用于泵送施工。因此对吸水率大的碎石，为防止混凝土坍落度损失过快，能顺利泵送施工，可通过在搅拌前将其加水湿润或是通过试验与吸水率小的碎石合理搭配使用两种措施来取得良好的使用效果。
2.2粗骨料空隙率对混凝土性能的影响
粗骨料大多采用颚式破碎机生产，粒形差、级配不好、空隙率大，往往达不到颗粒级配的技术要求。本文结合工程实践经验，对粗骨料空隙率进行分析，并研究其对混凝土性能的影响。
以16～31.5单粒级碎石和5～16连续粒级碎石按不同比例搭配，测出混
合碎石的紧密堆积密度，试验结果见表2。
以20～40单粒级碎石和10～20单粒级碎石按不同比例搭配，测出混合
碎石的紧密堆积密度，试验结果见表3。
碎石不同比例搭配时对混凝土性能的影响
本试验通过①和②、③和④按不同比例搭配进行混凝土试验，研究其对混凝
土单位用水量及和易性的影响，试验结果见表4。
由上述试验数据可知：在实际生产中，可用两种或多种粗骨料按不同比例搭
配，可得到粗骨料的最小空隙率。用16～31.5单粒级碎石和5～16连续粒级碎石进行搭配，比例为6:4时，或者用20～40单粒级碎石和10～20单粒级碎石进行搭配，比例为3:7时，混凝土的和易性和强度都较好。
2.3粗骨料颗粒形状对混凝土性能的影响
粗骨料的颗粒形状以近似立方体或近似球状体为最佳，但在岩石破碎生产过程中往往会产生一定量的针、片状颗粒，使骨料的空隙率增大，同时针片状骨料的坚韧性比普通粒形的坚韧性差，直接影响混凝土拌合物的和易性和力学性能。研究针、片状颗粒含量对混凝土性能的影响，有利于碎石生产单位和使用单位控制碎石的质量，从而提高建筑工程的质量。
2.3.1碎石的颗粒级配（见表5）
2.3.2粗骨料不同针、片状含量对混凝土性能的影响
本试验采用水胶比为0.5，单位用水量为180 kg/m3。试验数据见表6。
从表中试验数据可以看出：新拌混凝土的坍落度，是随碎石针、片状含量的增加而变小，混凝土的和易性也变差，并且坍落度损失也加快，混凝土抗压强度也随之降低。将碎石针、片状含量控制在8%以内，对混凝土和易性和强度影响较小。因此，有效控制粗骨料针、片状含量，有利于加强混凝土质量的控制。
注：粗骨料最大粒径25mm，W/C=0.28，聚羧酸系高效减水剂1.0%，括号内为对粗骨料强度比，20℃水中养护。
2.4粗骨料的抗压强度对混凝土力学性能的影响
从普通混凝土和高强混凝土的断裂面可见，普通混凝土断裂处基本发生在水泥浆与粗骨料的交界面，是水泥浆与粗骨料的界面和砂浆本身的强度控制混凝土的断裂，粗骨料的抗压强度对普通混凝土的断裂并没有什么影响。而高强混凝土则不同，由于水泥浆与粗骨料的界面和砂浆本身的强度很高，断裂处往往贯穿于碎石中间，因此粗骨料的抗压强度对高强混凝土的强度方面起着十分重要的作用。粗骨料的抗压强度与混凝土抗压强度关系见表7。
从表中试验数据可以看出：其混凝土强度随粗骨料的强度成比例地增加，约为粗骨料强度的50%。虽然石灰石有一定的活性，能够提高混凝土界面的粘接力，其混凝土强度大于本身的强度，但只能配制80MPa以下的混凝土。对于80 MPa以上的超高强混凝土，必须采用高强度优质粗骨料。因此对于矿山的表皮层或风化层，不管是何种岩性所生产的粗骨料都应检测岩石的抗压强度和吸水率，否则对混凝土性能影响很大。
3 小结
综上所述，粗骨料在混凝土中不仅仅是起到骨架作用，而且其吸水率、空隙率、颗粒形状以及抗压强度等指标都对混凝土性能产生较大的影响，研究这些指标能更好地控制混凝土的质量，从而提高建筑工程的安全和质量。
参考文献
［1］中华人民共和国国家标准．建设用卵石、碎石（GB/T 14685-2011）．北京：中国标准出版社,2011
［2］管学茂，杨雷编著．混凝土材料学．北京：化学工业出版社，2011
［3］中华人民共和国国家标准．混凝土质量控制标准（GB 50164-2011）．北京：中国建筑工业出版社，2011
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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