粗集料的级配对普通混凝土耐久性的影响_吴沙和

21
211 2
43
151 5
58
161 3
74
121 6
87
111 4
98
11 3
100
01 2
100
表 2 石子筛分分析
粗集料级配
A 2( 5~ 311 5mm)
分计筛余( %)
累计筛余( % )
/
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/
21 0
2
161 4
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211 0
39
241 0
63
191 2
83
161 2
99
01 6
99
2 试验研究
21 1 原材料 1) 水泥 试验采用广东广 信青洲水泥有限公司生产的
/ 金鹰0牌 P1 O421 5 普通硅酸盐水泥, 其化学成分及 性能见表 1。
2) 砂 砂子采 用细度 模数 为 21 9 的中 砂, 含泥 量为 11 6% 。 3) 掺合料 试验采用的掺合料为沙角电厂的 Ò级粉煤灰。 4) 外加剂 试验采用西卡 SNN/ R- 30 高效减水剂, 减水
透水深度( mm)
01 6
全透
01 6
145
01 6
140
01 6
146
01 6
全透
01 6
全透
A2 配合比
渗透水压( M Pa)
透水深度( mm)
11 1
145
11 1
140
11 1
130
11 1
135
11 1
120
11 1
135
A3 配合比
渗透水压( M Pa)
透水深度( mm )
01 6
全透
01 6
全透
01 6
全透
01 6
全透
01 6
146
01 6
140
图1
图2
图3
当集料级配合理时, 混凝土抗压强度靠大小石子的 均匀分布共同作用而获得, 当有一定水压时, 水从石 子界面传递, 传递过程中不同大小石子之间一定厚 度水泥浆的阻挡, 从而 提高混凝土的抗渗 性( 见图 2) 。当全部采用小粒径碎石配制混凝土, 由于胶结 材一定, 细石之间水泥浆层较薄, 水在一定压力下通 过石子界面而很快透过石子之间的水泥浆层, 混凝 土抗渗性减弱( 见图 3) 。对于低标号的普通混凝土 而言, 优化集料级配, 将会大大 提高混凝土的 抗渗 性, 从而最终达到提高混凝土耐久性的目的。 4 小结
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2005 年第 1 期
粗集料的级配对普通混凝土耐久性的影响
吴沙和 ( 深圳市尚龙混凝土有限公司, 深圳, 518116)
[ 摘要] 本文通过对常用普通混凝土的配合比中粗 集料不同粒径、不同级配比例的变化与混凝土的抗渗 性之间的关系的分析研究, 寻找较优的粒径和级配比例, 以提高普通强度等级混凝土的抗渗性, 从而优化混凝 土耐久性。
01 3
100
A3( 5~ 10mm)
分计筛余( % )
累计筛余( % )
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
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/
01 0
0
131 4
13
801 1
94
51 0
98
11 0
100
21 2 配合比 按不同粗集料级配( A1、A2、A3) 设计配合比,
确定相同单方水泥、粉煤灰、外加剂用量的前提下,
混凝土强度等级为 C25, 试验配合比有关数据和试 验结果见表 3。
3) 建筑工程施工应大力推广使用商品混凝土, 逐步淘汰或禁止使用现场搅拌混凝土, 一则城市建 设的环保要求, 二则便于混凝土质量的控制和监督, 三则有利于提高混凝土生产中的高新技术含量, 四 则有利于建筑工程 法律、法规、标准规 范的具体实 施, 五则整体提高混凝土质量和建筑工程施工质量, 真正为社会创造财富。
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2005 年第 1 期
界面传递通过另一个石子界面, 其抗渗性显然不理 想( 见图 1) 。
表 4 三个不同级配混凝土抗渗性
序号
1 2 3 4 5 6
A1 配合比
渗透水压( M Pa)
为能获得耐久的混凝土, 设计时应对混凝土的 原材料、组成与配比提出具体的要求, 使混凝土有良 好的抗侵蚀性、体积稳定性和抗裂性。这是现代商 品混凝土生产发展的趋势, 商品混凝土搅拌站一般
采取如下措施提高混凝土的耐久性: 1) 选用低水化 热和含碱量偏低的水泥, 尽可能地避免使用过于早 强的水泥和高 C3A 含量的水泥; 2) 选用坚固耐久的 洁净骨料; 3) 使用优质粉煤灰、矿渣等矿物掺合料或 复合矿物掺合料, 除个别情况外, 矿物掺合料应作为 耐久混凝土的必需组份; 4) 尽可能使用优质引气剂, 将适量引气作为配制耐久性混凝土的常规手段; 5) 采用偏低的拌和用水量, 为此宜加高效减水剂; 6) 限 制单方混凝土胶凝材料用量的前提下, 适宜的骨料 级配以及粗骨料的粒径要求; 7) 在满足单方混凝土 中胶凝材料最低用量要求的前提下, 尽可能降低其 中的硅酸盐水泥用量尤为重要, 但高水胶( 灰) 比的 混凝土仍应有硅酸盐水泥最低用量的要求。在上述 几个措施之中, 人们往往最容易忽视混凝土中粗集 料级配及其粒径大小对混凝土的耐久性的影响。下 面就这一问题进行探讨和分析。
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率为 20% 。 5) 石子 石子采用石灰质碎石, 从大量试验中选取三种
有代表性的 级配碎石, 其 级配分 别为 A1 ( 5 ~ 40mm) 、A 2 ( 5~ 311 5mm ) 、A 3 ( 5~ 10mm ) , 其试验 颗粒级配数据见表 2。
160 160 160
外加剂 ( kg/ m3 )
41 16 41 16 41 16
28d 抗压强度 ( M Pa)
391 8 311 6 271 7
21 3 抗渗性比较 试验对三个不同级配混凝土的抗渗性 进行检
测, 试验结果见表 4。
3 混凝土抗渗性机理的理论分析
从上述的结果可以看出, 粒径 20m m 以上石子 超过一定比例的混凝土抗压强度虽然较高, 但其抗 渗性显著降低, 完全用 5~ 10mm 石子配制的 混凝 土抗渗性也较差, 只有采用适当级配的混凝土, 其抗
[ 作者简介] 吴沙和 ( 1963 ) ) , 高级 工程 师, 深圳市 尚龙 混 凝土有限公司总工程师。 [ 单位地址] 深圳市龙岗宝龙工业城一号路( 518116) [ 联系电话] 0755- 89900963, 13316978138
我国建筑业的建筑楼层大多为三十层以下, 混 凝土强度等级多以 C25、C30 为主, 高强度等级混凝 土使用甚少, 国家重点工程( 如地铁、市政等工程) 多 以普通混凝土为主。普通混凝土国家规范对其耐久 性未作明确的要求, 耐久性的核心要求是密实性和 抗裂性。但现行混凝土强度长期以 28 天龄期强度 作为主要衡量指标, 并在工程界逐渐形成单纯追求 强度的倾向, 增加水泥用量或提高水泥中的 C3 A 含 量, 以提高混凝土的 28 天强度, 这对混凝土的耐久 性带来极为不利的影响, 提高强度对于现代混凝土 比较容易, 而提高耐久性则要难得多。从试验研究 结果以及在工程中实际应用情况发现, 普通标号的 混凝土强度与其耐久性并不一定成正比关系, 如掺 入粉煤灰后的早期强度往往有所降低, 但抗氯盐侵 蚀的混凝土耐久性却能成倍地增加。
3130
165
227
抗压强度( M Pa)
3d
28d
281 5 481 9
筛孔尺寸 (m m)
631 0 501 0 401 0 311 5 251 0 201 0 161 0 101 0 51 0 21 5 底盘
A1 ( 5~ 40mm)
分计筛余( % )
累计筛余( % )
/
/
/
/
11 0
1
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[ 关键词] 级配 抗渗性 耐久性
1 ห้องสมุดไป่ตู้述
从八十年代中期开始, 发达国家就掀起了以耐 久性为基本要求的高性能混凝土的发展研究, 并建 立各种设计规范和评估模型, 应用于结构工程之中, 我国混凝土结构的耐久性及耐久性设计与国外同行 相比存在非常大的差距。目前, 我国正处于大规模 基础设施建设时期, 如果在耐久性问题上再不采取 相应对策, 那么每年花在土建工程上的巨大投资将 蒙受一定的损失, 并造成资源的极大浪费, 同时将给 今后的生产、生活带来长期的困扰。
参考文献 [ 1 ] Durability Design of Co ncr ete Str uctures, R ilem Repo rt14, Edi1 by A1 Sar ja and E1 Vesikar i1 19961 [ 2 ] Co ner ete Science T r eat ise on Cur rent Research by V1 S1 Ramachandran1 R1 F1 Feldman1 J1 J1 Beaudo in
水泥 品种 SiO 2 P1 O 421 5 191 88
CaO 601 08
A l2O 3 41 86
表 1 水泥的化学成分及性能
化学组成( % ) Fe2O 3 M gO SO 3 21 98 21 32 21 64
L o ss 41 26
R2 O 01 34
C3 A 61 66
比表面积 凝结时间( m in) ( m2 / g) 初凝 终凝
1) 混凝土生产过程中, 优化集料的级配不仅有
利于混凝土强度的稳定, 而且大大提高混凝土的耐 久性。
2) 现行的普通混凝土质量评定主要以 28 天强 度作为评定指标, 现代混凝土生产除了注重混凝土 强度以外, 还应将混凝土的耐久性作为另一个评定 指标, 而耐久性的重要指标之一是抗渗性, 所以目前 以 28 天抗压强度和抗渗性两项指标来衡量混凝土 的质量较为合理, 只有这 样才能逐步与国 际接轨。 尤其是国家重点工程( 如地铁、港口、高速公路、桥梁 等) , 更应注重混凝土的耐久性。混凝土耐久性与工 程的使用寿命密切相关, 混凝土的耐久性应引起建 筑工程界的高度重视。
编号
A1 A2 A3
强度 等级
C25 C25 C25
坍落度 ( mm )
80 90 100
水泥 ( kg/ m 3)
260 260 260
表 3 混凝土配合比
粉煤灰 ( kg/ m3 )
河砂 ( kg/ m3)
碎石 ( k g/ m3)
60
800
1100
60
795
1095
60
800
1085
水 ( kg/ m3 )
渗才较好。出现这种情况的原因, 可用混凝土的界 面理论进行分析, 混凝土中水泥与石子之间的粘结 力是影响混凝土抗渗性的重要原因, 因为石子在破 碎加工过程中, 由于其表面粘有粘土和吸附粉尘, 从 而大大降低石子的吸附势能, 另外两种不同状态的 物质粘合时, 其溶合界面是薄弱的过渡区域, 当粗骨 料比例较大时, 大石子一个紧挨一个, 混凝土抗压强 度靠大石子的支撑而获得混凝土较高的抗压强度, 当有一定水压时, 水的渗透就很容易从一个石子的