粗骨料颗粒级配对混凝土强度的影响

有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验. 碎石的压碎指标应符合表 5 规定.
综上所述 , 碎石的最大粒径对
普通混凝土的性能影响不大 ; 对高 性能混凝土有显著影响 , 我国现行
表 5 粗骨料的压碎指标值 Tab15 The crushed index value of t he coarse aggregate
序号 WΠC
1
014
2
014
配合比 水泥∶砂∶碎石
1∶113∶215 1∶113∶215
表 2 C50 级混凝土实验结果 Tab12 The experiment result of C50 concrete
水泥用量 外加剂 Π( kg·m - 3) Π%
砂率 Π%
粗骨料Πmm
抗压强度ΠM Pa
序号 WΠC
1
014
2
014
3
014
表 3 C50 级混凝土碎石级配实验结果 Tab13 The experiment result of t he aggregates gradation of C50 concrete
配合比 水泥∶砂∶碎石
水泥用量 外加剂 Π( kg·m - 3) Π%
砂率 Π%
碎石的颗粒形状以接近球形或立方体形为优 , 以针状 、片状颗粒为差. 当含有较多的针 、片状颗 粒时 , 将增加空隙率 , 降低混凝土拌合物的和易性 , 骨料界面粘结力下降 , 并且针 、片状颗粒受力时 容易折断 , 进而影响混凝土强度. 《标准》规定 , 碎石或卵石中针 、片状颗粒含量应符合表 4 的要求.
关 键 词 : 粗骨料 ; 连续级配 ; 间断级配 中图分类号 : TU 5281041 文献标识码 : A 文章编号 : 1007Ο7332 (2004) 03Ο0213Ο03
粒径在 5 mm 以上的岩石颗粒称为粗骨料 , 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.
(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 、颗粒级配对混凝土强度的影响 , 并从理论上分析了其表面 特征和颗粒形状 、强度对混凝土性能的影响. 经分析得知 , 粗集料各方面的性能对混凝土的 性能有较大的影响 , 其中以最大粒径和颗粒级配对混凝土性能的影响最为显著 , 高性能混凝 土对粗集料的各方面性能均有较高的要求.
粗骨料Πmm
抗压强度ΠM Pa
5～20 20～40 40～60 7 d 28 d
1∶113∶215
498
018
48
—
—
820
4016
4915
1∶113∶215
498
018
4319
107
302
816
4512
5513
1∶113∶215
498
018
4411
283
—
962
4519
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.
2 14 焦作工学院学报 (自然科学版) 2004 年第 23 卷
5518
3 表面特征和颗粒形状
碎石的表面特征主要是指骨料表面的粗糙程度及形成的空隙特征等. 一般情况下 , 卵石表面光 滑 , 少棱角 , 空隙与表面积较小 , 拌制混凝土时用水泥量较少 , 和易性较好 , 但与水泥浆的粘结力较 差 ; 碎石颗粒粗糙有棱角 , 空隙率和总表面积大 , 与卵石混凝土比较 , 碎石混凝土所需水泥浆较多 , 但与水泥浆的粘结力较强. 图 1 也充分说明了这一点. 所以在同样条件下 , 碎石混凝土强度高 , 故配 制高强混凝土宜用碎石.
Influence of grain gradation of coarse aggregates on concrete st rengt h
WAN G Yu-li , GUAN Xue- mao , PAN Qi- dong , L IAO Jian- guo
( Dept . of Resources & M aterials Eng. of J I T , Jiaoz uo 454000 , Chi na)
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 10～15 mm , 通常可以消除骨料 的内在缺陷. 混凝土强度为 60 ～ 100 MPa 时 , 石子最大粒径可以选为不大于 20 mm , 强度超过 100 MPa时 , 石子最大粒径不能超过 12 mm. 日本建议超高强混凝土石子的最大粒径在 10 mm 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.
规范规定为不超过 3115 mm , 通常
岩石品种
混凝土强度等级 碎石压碎指标值Π%
取 20～25 mm. 颗粒级配对混凝土 的性能有很大影响 , 粗骨料级配后
沉积岩
C55～C40
≤10
≤C35
≤16
的空隙率应不大于 44 %. 表面特
变质岩或深层的火成岩
C55～C40
≤12
征以表面粗糙为好 , 颗粒形状以接
Abstract : This article chiefly analyses t he influence of t he biggest grain size and t he grain gradation of coarse aggregate on concrete st rengt h and t he influence of t he surface character , shape of grain and st rengt h on concrete performance is t heoretically analyzed. According to t he analysis , it is considered t hat t he performances of coarse aggregate , especially t he biggest grain size and t he grain gradation , have great influence on concrete performance. High-performance concrete has a higher request for all it s performances. Key words : coarse aggregates ; continuous gradation ; discontinuity gradation
针 、片状颗粒质量百分比Π%
≤110
≤210
4 强 度
天然石子有很高的强度 , 即使是经强烈风化的低强
度花岗岩 , 其岩石抗压强度也可达 80～100 M Pa ; 粗粒
花岗岩岩石强度可达 120～140 M Pa ; 非常坚硬的粗粒
花岗岩强度可达 180～200 M Pa[2] . 要求岩石的抗压强
≤C35
≤20
近球形或立方体形为优. 其强度对 普通混凝土性能几乎无影响 , 高性
火成岩
C55～C40
≤13
≤C35
≤30
能混凝土对此有较高要求.
参考文献 :
[ 1 ] 王华生 , 赵慧如. 混凝土工程便携手册 [ S] . 北京 : 机械工业出版社 , 2001. [ 2 ] 吴中伟 , 廉慧珍. 高性能混凝土 [ M ] . 北京 : 中国铁道出版社 , 1999. [ 3 ] 冯 浩 , 朱清江. 混凝土外加剂工程应用手册 [ S] . 北京 : 中国建筑工业出版社 , 1999.
第 3 期 王雨利等 : 粗骨料颗粒级配对混凝土强度的影响
215
表 4 针 、片状粗骨料颗粒含量 Tab14 The content of needle- shaped and flaky coarse aggregate
混凝土强度等级
大于或等于 C30 小于 C30
序号 WΠC
1
016
2
016
配合比 水泥∶砂∶碎石
1∶212∶410 1∶212∶410
表 1 C20 级混凝土实验结果 Tab11 The experiment result of C20 concrete
水泥用量 外加剂 Π( kg·m - 3) Π%
砂率 Π%
粗骨料Πmm
抗压强度ΠM Pa
5～20 20～40 40～60 7 d 28 d
498
018
3412
102
303
820
4218
5012
498
018
3412
367
878
—
4516
5513
2 颗粒级配
级配对混凝土的和易性 、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.
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) , Vol123 , No13 , 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
5～20 20～40 40～60 7 d 28 d
320
018
3515
162
316
802
1811
2316
320
018
3515
398
882
—
1810
2318
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 10 mm , 我 国 现 行 规 范 规 定 为 不 超 过 3115 mm , 通 常 取 20 ～ 25 mm[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
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.
度与混凝土强度之比不应小于 115. 因此 , 在普通混凝
土中 , 碎石的强度对混凝土强度的影响不大 , 但对高强混凝土则大不相同. 高强混凝土的水胶比较
小 , 水泥砂浆构成的水泥强度较高 , 所以要求碎石的强度也要相应提高. 在工程中 , 一般衡量粗骨料源自文库
强度大都采用压碎指标. 混凝土强度等级为 C60 级以上时应进行岩石抗压强度检验 , 其他情况下如