粗骨料颗粒级配对混凝土强度的影响.

焦作工学院学报 (自然科学版 , 第 23卷 , 第 3期 , 2004年 5月

Journal of Jiaozuo Institute of Technology (Natural Science , Vol 123, No 13, May 2004

粗骨料颗粒级配对混凝土强度的影响

王雨利 , 管学茂 , 潘启东 , 廖建国

(焦作工学院资源与材料工程系 , 河南焦作 454000

摘要 :分析了粗骨料的最大粒径、 ,

特征和颗粒形状、强度对混凝土性能的影响 .

性能有较大的影响 , , 高性能混凝

关键词 :粗骨料

: :A 文章编号:1007Ο7332(2004 03Ο0213Ο03

粒径在 5, 即石子 . 粗骨料是混凝土的主要组成材料 , 其特征和性能直接

影响和决定着混凝土的性能 . 粗骨料在混凝土中约占 70%, 是混凝土的主要组成成

分 . 本文就粗骨料的物理性质对混凝土性能的影响分析如下 .

1最大粒径

石子的粒径越大 , 其比表面积相应减小 , 因此所需的水泥浆量相应减少 , 在一

定的和易性和水泥用量的条件下 , 则能减少用水量而提高混凝土强度 , 从这个意义上说 , 石子的粒径应尽量选用大一些的 [1]. 但并不是粒径越大越好 , 一是粒径越大 , 颗粒内部缺陷存在的机率越大 ; 二是粒径越大 , 颗粒在混凝土拌合中下沉速度越

快 , 造成混凝土内颗粒分布不均匀 , 进而使硬化后的混凝土强度降低 , 特别是流动性较大的泵送混凝土更加明显 . 在普通混凝土中 , 碎石的最大粒径是根据构件的截

面尺寸和钢筋间距来确定 , 粒径的大小对强度影响不大 . 对此 , 我们做了实验 , 其实验结果如表 1.

表 1 C20级混凝土实验结果

Tab 11 The experiment result of C20

concrete

序号W ΠC

配合比

水泥∶砂∶碎石

水泥用量

Π(kg ・ m -3

外加剂

Π%

砂率

Π%

粗骨料Πmm

5~20 20~40 40~60

抗压强度ΠMPa 7d 28d

10161∶ 212∶ 410320018351516231680218112316 20161∶ 212∶4103200183515398882— 18102318

当混凝土水胶比较小 (一般为不大于 014 时 , 碎石的最大粒径对混凝土强度的影响就很显著 , 国外一般认为其最大粒径不宜超过 10mm , 我国现行规范规定为不超过 3115mm , 通常取 20~ 25mm [3]. 对此 , 我们也做了相应的实验 , 实验结果如表2. 从表 2中可见 , 碎石的最大粒径对高强混凝土的强度有较大影响 . 因此 , 对于高性能混凝土 , 所用石子的最大粒径要有限制 . 美国 Mehta

收稿日期:2003Ο08Ο26; 修回日期:2003Ο10Ο16

基金项目 :河南省自然科学基金项目 (0111040500

作者简介 :王雨利(1975Ο , 男 , 山东青岛人 , 在读硕士研究生 , 主要研究方向为高性能混凝土 .

和加拿大 A tcin 认为 [2]

, 对大多数岩石来说 , 如果把最大粒径减小到 10~15mm , 通常可以消除骨料的内在缺陷 . 混凝土强度为 60~100MPa 时 , 石子最大粒径可以选为不大于 20mm , 强度超过 100MPa 时 , 石子最大粒径不能超过 12mm. 日本建议超高强混凝土石子的最大粒径在 10mm 以下 . 但也不是说粒径越小越好 , 粒径太小 , 使得石子的比表面积增加 , 空隙率增大 , 势必要增加水泥用量 , 提高成本 , 否则会影响混凝土的强度 . 同时 , 粒径越小加工时粘附在石子表面上的粉尘越多 , 给施工冲洗带来困难 , 一旦冲洗不干净 , 则会大大削弱骨料界面的粘结力 , 进而降低混凝土的强度 .

表 2 C50级混凝土实验结果

Tab 12 The experiment result of C50concrete

序号

W ΠC 配合比水泥∶砂∶碎石

水泥用量

Π(kg ・ m -3

外加剂Π%

砂率Π%

粗骨料Πmm

5~2020~60ΠMPa 28d

10141∶ 113∶ 215498018341421850122

014

1∶ 113∶ 215

498

018

878

—

4516

5513

2、经济性有很大影响 , 直接影响到混凝土的强度、抗渗、耐久性 . 较好的

骨料级配应当是 :空隙率小 , 以减少水泥用量并保证密实度 ; 总表面积小 , 以减少湿润骨料表面的需

水量 ; 有少量的细颗粒以满足和易性的要求 . 石子的级配有两种 [1]

:即连续级配和间断级配 . 关于级配对混凝土的影响 , 我们做了实验 , 实验结果如表 3所示 . 从表 3中可以看出 , 连续级配和间断级配均对混凝土的性能有较大的影响 . 因此 , 在不具备连续级配的碎石时 , 可以采用间断级配 . 颗粒级配

越好 , 空隙率越小 . 可由公式 P =(1-ρ0Πρ1 ×100%计算 , 其中 P 为空隙率, ρ0为试样的松散 (或紧密密度, ρ1为试样密度 . 一般碎石的空隙率控制在 44%以内为宜 .

表 3 C50级混凝土碎石级配实验结果

Tab 13 The experiment result of the aggregates gradation of C50concrete

序号

W ΠC 配合比水泥∶砂∶碎石

水泥用量

Π(kg ・ m -3

外加剂Π%

砂率Π