粗集料特征参数对混凝土自收缩影响.pdf

张伟潼等 ： 粗集料特征参数对混凝土 自收缩 影响 粗集料特征 参数对混凝土 自收缩影响 张伟潼 ， 江守恒 ， 王洪生 ( 1 _ 黑龙江省寒地建筑科学研究院。 哈尔滨1 5 0 0 8 0 ； 2 哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨1 5 0 0 9 0 ) 【 摘要】 主要研究了粗集料自身特征对混凝土抗压强度和早期 自收缩的影响。结果表明： 粗集料的级配 达到最紧密堆积状态、 针片状颗粒含量越低 ， 混凝土的抗压强度越高、 自收缩越小； 粗集料最大粒径越小 ， 混凝土 抗压强度越高， 而有利于减小混凝土早期自收缩的粗骨料最大粒径为 2 6 5 m m。 【 关键词l 混凝- t- ； 粗集料； 自收缩 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 1 1 0 2 0前言 集料是混凝土中的刚性填充料， 其体积约占混凝 土总体积的 6 0 一 8 0 ， 是混凝土的主要组分之一。 粗集料的外观特征及物理力学性能对混凝 土的性能 有很大的影响， 特别是对水泥石界面区结构、 混凝土 力学性能和早期变形的影响尤为显著。 近年来， 由于基础设施建设 的突飞猛进发展， 混 凝土用量猛增， 对砂、 石等资源的需求量大幅增加， 许 多小规模的私人采石场等大量生产石料， 大多没有试 验室， 质量意识淡薄， 所生产的粗集料的质量低劣， 如 最大粒径较大、 级配单一、 针片状颗粒含量很高 ， 含泥 量超标等， 若采用这样的集料配制混凝土 ， 难免会导 致混凝土性能劣化， 进而危害到建筑物的寿命和使用 安全 。 粗集料的组成、 来源、 性质、 用途等差异很大， 其 物理强度、 形状和空隙率、 最大粒径、 表面构造以及颗 粒级配 是其 自身 特征 的几 个 主要 组成 部 分 。 因 此， 针对粗集料 自身特征对混凝土力学性能及早期变 形性能的影 响规律方面开 展试验研究 ， 给混凝 土施工 中粗集料的选用提供指导， 并为混凝土配合比的设计 优化提供依据。 1 原材料及配合比 试验采用亚泰天鹅牌 P 0 4 2 5普通硅酸盐水 泥； 哈三热电厂产I 级粉煤灰 ， 需水量比9 4 ； 中砂 ， 细 度模数 2 8 ； 石灰岩碎石； 聚羧酸系高效减水剂 ， 减水 率 2 0 。混凝土配合比见表 1 。 表 1 混凝土配合比 水泥 水 粉煤灰 砂 石 减水剂 k g m 一 3 k g m 一 3 k gm 一 k gm 。 3 k gm 一 3 6 6 1 6 5 9 2 6 7 5 1 1 0 2 0 8 根据 G B T I 4 6 8 52 0 0 1 建筑用卵石、 碎石 标 准， 选取粒径为4 7 5 2 6 5 m m的粗集料， 分级筛分后 根据标准规定进行连续级配混合， 但粗细粒径 比例不 同， 由小到大顺序依次编号为 A、 B 、 C； 选取粒 径为 4 7 5 1 9 m m、 4 7 5 3 1 5 m m的粗集料， 经筛分后得到 最紧密堆积的级配 ， 编号分别为D、 E ； 用针片状规准仪 分离出针片状粗集料， 再 以5 、 1 0 、 1 5 三种比例 掺人到粗集料 B中， 编号分别为 F 、 G 、 H。按表 1配合 比配制混凝土， 参照文献 6 的试验方法测试混凝土 早期自收缩， 同时测定其 3 d 、 7 d 、 2 8 d 抗压强度。 2试验结果与分析 2 1 粗集料对混凝土抗压强度的影响 采用不同级 配粗 集料 所配 制混凝 土 的抗 压强 度 试验结果见图 1 ， 不同最大粒径粗集料所配制混凝土 抗压强度试验结果见 图2 ， 不同针片状颗粒含量混凝 土抗压强度试验结果见图 3 。 由图 1 可见， 符合标准规定的集料颗粒级配对混 凝土抗压强度影响不甚明显 ， 但 以中间值 的 B组所配 制混凝土的强度值最高， 而石子级配稍粗 ， 即大粒径 多的 c组混凝土抗压强度最低。 试验测定 了 A , B 、 C三组石子的堆积密度 ， 石 子 B 的堆积密度值最大 ， 说明在三组石子 中， B的空 隙率最 小， 紧密堆积程度越高， 因此， 用其所配制的混凝土的 密实度亦较高 ， 抗压强度最大。 由图 2可见 ， 粗集料的最大粒径越大 ， 混凝 土抗压 强度越低 ， 在 3 d龄期时表现不甚明显， 随着龄期的延 长， 强度差逐渐增大。 粗集料的粒径 越 大 ， 在振 捣过 程 中 ， 上 浮 的水 份 越容易受到集料的阻碍， 而在集料下方形成水膜 ， 使 局部水胶 比变大， 亦生成粗大的氢氧化钙晶体， 并产 生定向排列， 易于产生裂缝和孑 L 洞等原始缺陷 ； 同时， 在成型和振捣过程中， 还易发生离析、 泌水现象， 使得 混凝土强度降低。而粒径越小的骨料， 其 自身缺陷程 度越低 ， 界 面 的过渡 层 的厚 度和长 度均较 小 ， 不 易形 成较大 的缺陷 ， 有利于界面强度 的提高。 由图 3可见 ， 随粗集料中针 片状颗粒含量的提高 ， 1 2 低温建筑技术 2 0 1 2年第 4期 ( 总第 1 6 6期 ) 混凝土抗压强度降低。这是由于混凝土振捣过程中， 水分易于从长条和扁平状的粗大集料附近泌出， 界面 区水泥石缺陷较多， 且易形成裂缝。针、 片状粗集料 龄期， d 图1 粗集料级配对混凝土 抗压强度的影 响 越多， 混凝土中易聚集水膜的部位越多， 原始裂缝也 越多， 并且 ， 针、 片状粗集料 自身的强度也较低 ， 因此 ， 针片状颗粒含量越高， 混凝土抗压强度越低。 龄期， d 图2 粗集料最大粒径对混凝土 抗压强度 的影响 2 2 粗集料对混凝土早期 自收缩的影响 采用不同级配粗集料所配制混凝土的 自收缩试 验结果见图4 ， 不同最大粒径粗集料所配制混凝土的 自收缩试验结果见图 5 ， 不同针片状颗粒含量混凝土 自收缩试验结果见图 6 。 由图4可见 ， 小粒径粗集料含量越大 ， 混凝土的 自 收缩 越大 ， 但 是 ， 粗 集料 的级 配达 到最 紧密堆 积状态 后， 再继续增大大粒径集料的含量时， 混凝土的 自收 缩不再减小， 甚至有增大趋势。这同样是 由于粗集料 达到最紧密堆积状态时， 集料所构成的骨架结构最为 致密， 合理的空间分布对水泥石收缩的抑制作用最强。 龄期m 图4 粗集料级配对混凝土 自收缩的影响 2 X 褂 婚 皿 龄期， d 图3 粗集料 中针片状颗粒含量对混凝土 抗压强度的影响 由图5可见， 随粗集料最大粒径的增大， 混凝土的 自收缩率减小。这是由于粗集料粒径越大 ， 集料附近 越易形成水膜， 相当于增大了局部水灰 比， 而水灰比 越大， 混凝= E 内部相对湿度越高 ， 自收缩越小， 同时， 粗集料粒径越大 ， 对水泥石 收缩 的抑制作 用越 强。而 随着粗集料粒径的减小， 包裹在集料周围的水泥石表 面积越大， 集料对水泥石收缩的抑制作用相对较低。 由图 6可见， 粗集料中针、 片状颗粒含量越多， 混 凝土早期自收缩越大。这是由于相对于多棱角、 近球 形粗集料而言， 针、 片状粗集料的强度较低 ， 对水泥石 收缩的抑制能力亦越低。 龄期肪 图5 粗集料最大粒径对混凝土 自收缩的影响 3结语 ( 1 ) 粗集 料 的级 配达 到最 紧密堆积 状态 、 粗集 料最 大粒 径越小 、 针 片状颗 粒含 量越低 ， 混凝 土 的抗 压强度越高。 ( 2 ) 粗 集料 的级 配达 到最 紧密堆 积状态 时 ， 混 凝土的自收缩最小 ， 有利于减小混凝土早期 自收缩的 粗骨料最大粒径为 2 6 5 m m， ， 针片状颗粒含量不大 于 5 。 参考 文献 I 赵先鹏 ， 陈巍 ，杜焕成公路水 泥混凝 土用人 工砂石 集料研 究现状 J 公路交通科技( 应用技术版) ， 2 0 0 6 ， ( 8 ) ： 8 O 一 X 碍 婿 皿 龄期， l I 图6 粗集料中针片状颗粒含量 对混凝土 自收缩的影响 2 邓初首 道路混凝土原材料的选用与抗折强度影响因素的探 讨 J 四川建筑科学研究， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 2 ) 3 陈家珑 ， 方源兴 我国混凝土骨料的现状与问题【 J 建筑技 术 ， 2 0 0 5 ， 3 6 ( 1 )： 2 3 2 5 4 吴历斌， 等高强高性能混凝土 中集料对力学性能的影响 J 混凝土， 2 0 0 1 ， ( 1 ) 5 李江华 路面混凝土中集料的作用与影响 D 重庆： 重庆建 筑大学， 2 0 0 7 ： 2 5 6 巴恒静， 高小建， 杨英姿 高性能混凝土早期 自收缩测试方 法研究 J 工业建筑 ， 2 0 0 3 ， 3 3 ( 8 ) ：1 4 收稿 日期】 2 0 1 0一 O 0一 O 0 作者简介】 张伟潼( 1 9 6 9一) ， 男， 哈尔滨人， 工程师， 从事建 筑管理与施工技术管理工作。 善魁嗵出 w， 憩 窖、 毯骥坦鞲