骨料对配制C80～C90高强混凝土的影响.pdf

2 0 1 0年 第 3期 I总 第 2 4 5期 ) N n b e r 3 i n 2 O L O ( T o ml No 2 4 5 ) 混 凝 土 C o n c r e t e 原材料及辅助物料 MATERI AI ，AND AD I I CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 0 0 3 0 2 1 骨料对配制 C 8 0 C 9 0高强混凝土的影响 王军 2 。陈景 ， ，孙克平 。高育欣 。徐芬莲 ， ( 1 中建商品混凝土有限公司，湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ；2 武汉理工大学 硅酸盐材料工程教育部重点实验室，湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要： 通过试验研究了粗骨料的级配与强度 、 砂的细度模数以及砂率等因素对配制 C 8 0 - C9 0高强混凝土的影响。 试验结果表明： 粗骨 料的级配达到孔隙率较低时有利于提高混凝土的强度 ，粗骨料的强度对混凝土强度的影响与其砂浆强度关系密切；砂的细度模数在 2 6 2 9 范围内对混凝土的性能影响不大； 砂率存在一个最佳值， 约为 4 1 时混凝土的综合性能较好。 关键词： 骨料；高强混凝土；级配； 砂率 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 7 1 0 3 E ffe c t of a ggr e ga t e t o r e s ea r c h C80 C9 0 hi gh -s t r e ngt h c onc r et e WANGJ u n ， CHE N J i n g ， SUNKe - p i n g ， GAO Yu - x inI , XUF e n l i a n ( 1 C s c e cR e a d y Mi xC o 。 L t d ， Wu h a n4 3 0 0 7 4 ， C h i n a ； 2 K e y L a b o r a t o r yf o r S i l i c a t e Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g o f E d u c a t i o n Mi n i s t ry， Wu h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y， Wu h an4 3 0 0 7 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： T he impa c t o f c o a r s e a g g r e g a t e g r a d a t io n and s t r e n g t h， fi ne n e s s mo d u l u s o f s a nd and s a n d r a t i o o n r e s e a r c h C8 0 C9 0 h i g h s tre ng t h c o n c r e wa s s t u d i e d T h e r e s u l t of t h e e x p e r i m e n t s h o we d t h a t c oars e a g g r e g a t e g r a d a ti o n t o a c h i e v e l o we r v o i d a g e h e l p t o i mp r o v e t h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e t h e e ffe c t o f c o ars e a g g r e g a t e s tre ng t h t o c o n c r e t e s tre ng t h c l o s e d t o i t s s tre n g t h o fmo r t ar F i n e n e s s mo d ul u s o fs and wi t hin 2 9 h a d l i Rl e e ffe c t o n the the p e r f o r manc e of c o n c r e t e Th e r e i s a l l o p t i mu m v a l u e o fthe s a n d rat i o， wh e n i t S a b o u t 41 t h e c o mp r e h e n s i v e p e r f o rm anc e o fc o n c r e t e wa s b e e r K e yWO r d s ： a g g r e g a t e ； h i 曲一 s t r e n g t h c o n c r e t e ； g r a d a t i o n； s a n drat i o O 引言 现代建筑的飞速发展对混凝土的要求不断提高， 混凝土强 度等级也在不断地提高， 沈阳远吉大厦钢管混凝土柱中使用了 C1 0 0高强混凝土； 香港国际金融中心和广州西塔项 目中使用了 C 9 0混凝土， 且混凝土泵送高度均超过了4 0 0 m。 这些项目的实 施说明高强混凝土应用具有广阔的前景。 高强高性能混凝土在原材料要求、 配合比设计等方面都与 C 3 0 左右的普通强度等级的混凝土均有较大差别， 尤其是 C 6 0 以 上的高强高性能混凝土， 与普通强度的混凝土差别更加显著。选 择适宜的原材料是配制高强混凝土的主要技术途径， 骨料是混 凝土的主要组成材料之一， 在高强混凝土中占7 0 左右。正确 选择骨料的品种是配制高强混凝土的基础。在高强混凝土中， 由于水胶比低， 水泥石的强度提高， 骨料的差异对混凝土的强 度影响很大， 选择自身强度合适的骨料 ， 才可以配制出高强混 凝土。本试验主要研究了粗骨料的级配与强度、 砂的细度模 数以及砂率等因素对配制 C 8 0 - 4 2 9 0高强混凝土的影响。 1 原材料及试验方法 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥： 亚东 P O 4 2 5级， 其物理 、 力学性能检测结果如 表 1 。 ( 2 ) 矿粉 ： 盛大 $ 9 5级， 比表面积 4 3 0 0 c mV g ， 7 d活性指数 收稿 日期 ：2 0 0 9 1 0 - 2 0 表 1 水泥的性能指标 度密 c 度 m ) 比表 面 g 积) g ( g c m ( c m2 g 安定性 需水量 ) 一 抗 折强度 MP a抗压强度 MP a 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 1 3 6 3 1 0 3 4 3 0 合格 6 1 9 3 2 6 5 5 0 2 8 2 ， 2 8 d活性指数 1 0 3 。 ( 3 ) 粉煤灰 ： 信阳 I 级 ， 细度 7 3 ， 烧失量 2 5 ， 需水量 比 9 2 。 ( 4 ) 硅灰 ： 埃肯， 比表面积2 x 1 0 c m2 g ， S i O2 含量 9 0 。 ( 5 ) 外加剂 ： 聚羧酸高效减水剂 ， 减水率 3 0 5 ， 固含量 2 0 4 。 ( 6 ) 石： 湖北产辉绿岩， 湖北产石灰岩 ， 5 1 0 、 1 0 2 0 r n lT l 两 级配 。 ( 7 ) 砂： 河砂， 细度模数 2 6 2 9 ， 含泥量小于 0 6 。 1 2 试 验 方法 混凝土配合比如表 2所示， 以下试验中， 除表 5外， 同配合 比对比试验中均采用表 2中 1 配合比。 表 2 混凝土配合 比 71 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 抗压强度， 按照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力学性能试 验方法标准 进行检测； 坍落( 扩展) 度试验， 按照 G B T 5 0 0 8 O 一 2 0 0 2 ( 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 进行检测； 倒坍落 度筒试验是利用混凝土从倒置的坍落度简中流空的时间来评 价拌合物的塑性黏度， 时间越长代表拌合物塑性黏度越大， 越不 利于泵送施工。同配合比砂浆的抗压强度是在混凝土配合比的 基础上除去粗骨料后 ， 按照 GB f r 1 7 6 7 1 -1 9 9 9 ( 水泥胶砂强度 检验方法( I s o) 成型、 检测。 2 试验结果与分析 2 1 粗骨料对配制 C 8 0 - - C 9 0高强混凝土的影响 混凝土中常用的粗骨料有碎石 、 卵石。碎石表面粗糙， 材质 的均匀性较好 ， 与水泥石的黏结力比卵石好 ， 在同样的条件下 用碎石配制的混凝土， 较用卵石配制的混凝土的强度要高， 因此 本试验选用碎石配制 C8 0 ,- -C9 0高强混凝土。 选用了辉绿岩、 石灰岩两类碎石， 均为 1 0 - 2 0 、 5 1 0 r f ln l 两 级配， 经试验确定两级配的比例。关于集料的粒径对高强混凝 土的影响， 已有许多研究结果， 粗骨料的最大粒径越大， 混凝土 强度越低。我国的许多工程实践经验表明， 配制 C8 0以上的混 凝土时粗骨料的最大粒径应在 2 0 r n n l 左右【2 。因此， 本试验选 取的粗骨料最大粒径为2 0 mi l 。 本部分主要研究了粗骨料的级配、 强度对配制 C 8 0 ,- ,C 9 0 高 强混凝土的影响。 2 1 1 粗骨料级配 级配主要影响骨料的空隙率， 从理论上来说， 空隙率越小 ， 填充所用的砂浆越少， 即混凝土中砂浆量富裕越多， 混凝土的 匀质性得到提高， 从而获得更高的强度。因此， 本试验对粗骨料 ( 辉绿岩) 进行了不同比例的堆积密度试验， 并同配合比进行了 混凝士 能对比试验 ， 结果见表 3 、 4 o 由表 3与表 4的试验结果可得， 1 O 2 0 、 5 1 0 i n r n两级配的 比例为 6 ： 4时， 粗骨料的空隙率最小， 相应混凝土的工作性能以 及 7 、 2 8 d的抗压强度均优于其他比例的组合 ， 因此， 当粗骨料 的级配达到空隙率较低时有利于提高混凝土的强度 ， 两级配的 比例为 6 ： 4时较为适宜。 表 3 粗骨料堆积密度试验 序号 两级配粗骨料的比例 坍落度 扩展度 倒坍落度 时间 抗压强度 MP a ( 1 0 - 2 0 1 T II T I 碎石： 5 1 0 mi l l 碎石 ) n u n m m s 7 d 2 8 d 2 1 2 粗骨料强度 关 于粗 骨料的强度对于混凝 土强度 的影响有较 多文献报 道， 但试验结果并不统一 ， 因此本文选择了3种级配相近， 压 碎指标不同的粗骨料进行了多组对比试验 ， 结果见表 5 。 表 5中 1 4 代表 4种不同的配合比， 同编号的配合比参数中仅粗骨料 的品种不同， 其他参数均一致。 表 5 粗骨料强度对于混凝土抗压强度的影响 从表 5中可以看到， 3种级配相近的粗骨料配制的混凝土， 同配合比情况下， 混凝土的工作性能差别不大。 压碎指标为1 0 0 的石灰石骨料与压碎指标为 3 8 的辉绿岩配制的混凝土2 8 d 强 7 2 度差别明显， 低约 7 -3 ， 压碎指标为 8 2 0 0 的石灰石与压碎指标为 3 8 的辉绿岩配制的混凝土 2 8 d强度接近， 相差约 1 _2 D o ， 可见粗 骨料强度( 可通过压碎值判断) 对混凝土强度有一定的影响。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 结合表 5 、 6可得 ， 对于高强混凝土， 砂浆的强度通常较高， 当粗骨料的强度低于砂浆的强度时， 粗骨料的强度越高， 混凝 土的抗压强度也越高； 当粗骨料的强度高于砂浆强度时， 粗骨 料的强度对混凝土的抗压强度影响不大 ， 单纯提高粗骨料的 强度( 石灰岩 1 0 O - 1 2 0 MP a 、 辉绿岩 1 6 0 - 1 8 0 MP a I 】 ) 并不能显 著地提高混凝土的强度。 2 2 细骨料对配制 C 8 0 - C 9 0高强混凝土的影响 配制高强混凝土应选用洁净、 坚固性好 、 颗粒级配好的中 粗砂， 一般采用河砂居多。相比而言， 细骨料对高强混凝土的影 表 6 同配合 比砂浆的抗压 强度 响要比粗骨料小得多1 1 。本部分主要研究了细骨料的细度模数 对配制 C 8 0 C9 0高强混凝土的影响， 见表 7 。 表 7 不 同细度模数的细骨料对高强混凝 土强度的影响 由表 7的结果可得， 细度模数在 2 6 9的范围内， 在其他 参数相同的情况下， 细骨料对高强混凝土工作性能及强度的影 响不大。 2 3 砂率对配制 C8 0 C 9 0高强混凝土的影响 表 8 为同配合比混凝土在不同砂率情况下的性能比较， 该 组配合比中选用 2 8 细度模数的中砂， 从表 8中可以看到， 当砂 率从 3 5 提高到4 1 时， 混凝土工作性能相当， 2 8 d强度呈增长 趋势， 且趋势逐渐变缓； 当砂率从 4 1 提高到 4 4 时， 混凝土的 工作性能相对变差， 2 8 d抗压强度降低。综合比较可得 ， 砂率在 4 1 时混凝土的工作性能、 强度均较优， 即砂率最佳值约为4 1 。 表 8 砂率对混凝土性 能的影 响 3结 论 ( 1 ) 对配制 C 8 0 9 0高强混凝土， 当粗骨料的级配达到 空隙率较低时有利于提高混凝土的强度， 粗骨料 1 0 - 2 0 mm与 5 1 0 i n l n两级配的比例为 6 ： 4时较 为适宜 。 ( 2 ) 对于高强混凝土， 砂浆的强度通常较高， 当粗骨料的强 上接第 7 O页 在试验及总结报告编写过程中， 得到了刘冬、 刘旭、 伏俊杰等学 长的大力帮助； 在此， 对给予过帮助的老师、 同学们一并表示最 诚挚的感谢 ! 参考文献： 【 1 】 过镇海， 时旭东 钢筋混凝土原理和分析【 M J E 京： 清华大学出版社， 2 o o 7 2 管品武， 禹雷 ， 孟会英， 等 基于钢纤维混凝土铺装层抗折强度的试 验研究 J 】 郑州大学学报 ： 工学版， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 1 ) ： 6 8 7 1 【 3 l3 安明葫 ， 马亚峰， 贺奎 ， 等 钢纤维掺加方式对混凝土抗折强度影响 研究 J 】 青岛理工大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 3 ) ： 4 7 5 1 度低于砂浆的强度时， 粗骨料的强度越高， 混凝土的抗压强度 也越高 ； 当粗骨料的强度高于砂浆强度时， 粗骨料的强度对混 凝土的抗压强度影响不大， 单纯提高粗骨料的强度对提高混凝 土强度作用不明显。粗骨料的强度对混凝土强度的影响与其同 配合比砂浆的强度关系密切。 ( 3 ) 在其他参数相同的情况下 ， 细度模数在 2 6 2 9范围 内的细骨料对 C 8 0 ,- C9 0高强混凝土的工作性能及强度的影响 不 大。 ( 4 ) 配制 C 8 0 C9 0高强混凝土， 砂率存在一个最佳值， 当砂 率约为 4 1 时混凝土的综合性能( 工作性能和抗压强度) 较好。 参考文献 ： 1 1张承志 商品混凝土 M _ E 京 ： 化学工业出版社， 2 0 0 6 【 2 J2 姚燕 ， 王玲， 田培 高性能混凝土【 M 】 E 京： 化学工业出版社， 2 0 0 6 3 】M I N D E S S s ， Y O U N G J F ， D A R WI N D 混凝土 M 吴科如 ， 张雄 ， 姚 武 ， 等译 _ 匕 京 ： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 5 【 4 G J O R V 0 E Hi g h s t r e n g t h c o n c r e t e ， a d v a n c e i n c o n c r e t e t e c h n o l o g y J Ce n me t ， 1 9 9 2 作者简介： 王军( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 高级工程师， 主要从事预拌混凝土和预 拌砂浆方面的研究与应用。 单位地址 ： 联系电话 ： 湖北武汉东 1 3 5 5 8 6 3 3 4 2 6 1 8 号高科大嗄 1 3 楼( 4 3 0 0 7 4 ) 【 4 张省侠 钢纤维混凝土抗折性能试验分析 J 公路交通科技： 应用技 术版 ， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 1 1 7 1 1 9 5 】 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准 s 】 2 0 0 3 【 6 J6 王志， 胡晓波， 鲍光玉， 等 异型钢纤维混凝土性能试验研究【 J j 混凝 土， 2 0 0 3 ( 1 1 ) ： 2 5 2 6 5 0 【 7 李华涛， 谢卫红， 李江 ， 等 改性聚酯纤维混凝土抗折强度试验I J 】 广 东建材， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 1 4 1 5 作者简介： 韦金峰( 1 9 8 7 一 ) ， 男， 土木工程专业。 单位地址： 上海交通大学闵行校区 F 0 6 0 1 0 0 2 班( 2 0 0 2 4 0 ) 联 系电话 ： 1 3 5 6 4 4 3 8 1 0 0 73 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m