骨料品种对无砂大孔混凝土强度影响系数回归分析.pdf

2 0 1 2年 第 1 1期 (总 第 2 7 7期) Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M_ATERI AL AND ADM 1 N 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 2 1 1 0 2 4 骨料品种对无砂大孔混凝土强度影响系数回归分析 邢振贤，马荣佳 ，王雅楠 ( 华北水利水电学院 土木与交通学院，河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ) 摘要： 通过试验建立了水灰比与无砂大孔混凝土强度关系式， 并根据试验数据统计计算出骨料品种对无砂大孔混凝土强度影响的回归 系数 n 和 的取值为 ： 碎石， 0 4 1 ， a b = O 0 4 ； 卵石 ， a a= O 3 6 ， O l b = O 1 9 。 研究结果可以作为今后无砂大孑 L 生态护坡 昆 凝土配合比设计的参考 取值 ， 对其他用途 的无砂大孑 L 混凝土配合比设计也有一定 的指导意 义。 关键词 ： 回归系数 ；无砂大孔混凝土 ；骨料 ；配合 比 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 2) 1 1 - 0 0 7 3 0 2 Re gr e s s i on a na l ys i s be t we en agg r eg a t e s pe c i es an d t he s t r e ngt h i n f l uen c e co e ffi c i e n t of ma c r opor ous c onc r e t e wi t h ou t s an d XE V GZ h e n - x i a n ， MAR o n g -j i a ， WANGY a ma n ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n dC o mmu n i c a t i o n， No r t hC h i n aU n i v e r s i t yo f Wa t e r Re s o u r c e s a n dE l e c t r i c P o we r ， Z h e n g z h o u4 5 0 0 1 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Bye s t a b l i s h i n gt h e e q u i o nbe t we e nthewa t e r c e me n t r a t i o a n dt h e s t r e ng t h o f ma c r o p o r o u s c o n c r e t ewi t h o u t s a n d， a nd c a l c u l a t i n gthe r e g r e s s i o n c oe ffi c i e n t s a ， “ b ， o f t h e t e s t d a t a， wh i c h r e fle c t a g gre g a t e s p e c i e s h o w t o i nfl u e n c e the s t r e n g t h o f m a c r o p o r o u s c o n c r e t e wi t h o u t s a n d Th i s wa s the r e s u l t ， c ra s h e d s t o n e： a=O 41 ， 0 0 4； gr a v e l ： a=O 3 6， c b =O 1 9 I f we wa n t e d t o d e s i g n t h e mi x t u r e r a t i o o f ma c r o p o r o u s e c o l o g i c a l r e v e t me n t c o n c r e t e ， t h e r e s e a r c h r e s u l t s c o u l dp l a yt h e r o l eo f r e f e r e n c ev a l u e ， an di t a l s oh a dc e r t a i ng u i d i n g s i g n i fi c a n c e si no t h e r a p p l i c a t i o n s Ke y w o r d s ： r e g r e s s i o n a n a l y s i s ； ma c r o po r o u s c o nc r e t e wi t h o ut s a nd； a g g r e g a t e ； mi x r a t i o 0 引言 J G J 5 5 2 0 1 1 普通混凝土配合比设计规程 不久前修订完 毕， 并于 2 0 1 1年 1 2月 1日开始实施。 新 规程 规定用改进的 鲍罗米( J B o l o my ) 公式计算水胶 L ( wm) ： o ( 一 钒 ) ( ) 式 中 ， 。 混凝土 2 8 d龄期 的抗压强度 ， MP a ； B1 m 混凝土中胶凝材料用量 ， k g ； 1 n l 混凝土 中水 的用量 ， k g ； 胶凝材料 2 8 d胶砂强度 ， MP a 。 ， 回归系数 。 回归系数与骨料品种有关， 其数值通过试验求得； 若无试验统 计资料时， 则可按 J G J T5 5 _ _ _ 2 0 l 1 普通混凝土配合比设计规程 提 供的O l ， 参考值取用： 碎石， a 0 5 3 ， a b = 0 2 0 ； 卵石， a = 0 4 9 ， O b = 0 1 3 。 在土木工程建设中， 这一混凝土强度推算公式具有实用意 义， 并已得到普遍采用。 例如利用某一强度等级的水泥配制所需强 度的混凝土时， 可用此式估算所采用的水灰比； 或在已知所采用的 水泥强度等级及水灰比时， 可估算混凝土 2 8 d龄期时的抗压强度。 值得指出的是 ， 现在这个改进 的公式 中， 将原来的水灰比( w C) 改 成了水胶比( w B ) ， 相应的水泥 2 8 d实测强度 改成了胶凝材料 2 8 d 胶砂强度 。 这是考虑到 l 0多年来我国? 昆 凝土技术和状况发 生了巨大变化， 主要是因为矿物掺合料和外加剂的普遍使用， 使混 凝土进入大不同于传统混凝土的现代 昆 凝土时期_ 1 _。 骨料是影响 昆 凝土强度的另一个因素。 已经知道骨料在水 泥混凝土中起骨架与稳定作用， 但这些作用发挥的程度还与其 本身的质量状况及数量多少有关。 通常， 只有骨料本身的强度较 高， 有害杂质很少， 且级配良好时， 才能组成坚强密实的骨架 ， 有 利于混凝土强度的提高。 从上述混凝土强度推算公式可见， 不同 类型的粗骨料直接影响着混凝土的强度( 反映在 ， a 系数上) 。 通常碎石 昆 凝土的强度要高于卵石混凝土的强度， 这是因为碎 石表面粗糙且富有棱角， 提高了与水泥石之间的黏结力与机械 啮合力， 且骨料颗粒间的嵌固摩阻作用显著 ； 所以在其他相同的 情况下， 用碎石拌制混凝土比用卵石时强度较高。 这种情况在水 灰比较小( 小于 0 4 0 ) 时最为明显， 但随着水灰比的增大， 二者强 度差值逐渐减小， 当水灰比达 0 6 5后， 二者的强度差异就不显著 了。 这是因为当水灰比很小时， 界面强度对混凝土强度的影响更 大； 而水灰比很大时， 水泥石本身的强度则成为主要影响因素。 尽管新 规程 只适用于普通混凝土配合比设计， 但鲍罗米公 式对其他混凝土配合比设计仍然具有实用意义， 本研究就骨料对 无砂大孑 L 混凝土强度影响系数 O L 和 O L ， 进行了试验和回归分析。 1 试验原材料与混凝土配合比设计 本研究的无砂大孔 昆 凝土， 针对水利工程生态护坡使用， 所以在选材方面有它独到的要求 ， 一是水泥强度要高， 二是骨 料孔隙率要大。 这样配出的无砂大孔生态混凝土 ， 一方面满足 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 5 - 2 5 基金项 目：水利 部堤 防安全与 病害 防治工程 技术研 究 中心 开放课 题基 金项 目( 2 0 0 9 0 2 ) ； 黄 河水利 委员 会黄 河水利 科学 研究 院专项 课题项 目 ( HKY J B YW一 2 0 1 2 1 3 ) 7 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 施工作业期强度要求和应用期抗冲刷要求， 另一方面可以满足 植被根系在混凝土内的生长要求嘲 。 1 1 试验原材料 水泥采用中国长城铝业公司水泥厂生产的 P 0 4 2 5级水 泥， 实测 8 0 m筛余 5 2 ， 2 8 d龄期抗折强度 8 9 MP a ， 2 8 d抗 压强度 5 2 5 MP a ； 为了增大骨料的孔隙率 ， 尽量采用等粒级的 骨料 ， 试验使用了碎石、 卵石 2种骨料 ， 5 1 6I l r n 、 1 0 2 0 mm两 种粒级的粗骨料， 实测 4 种骨料的技术性质见表 1 。 表 1 粗骨料性能指标 1 2混凝 土 配合 比设 计 根据工程要求和以往设计经验资料， 采用了 1 5 0 、 2 0 0 k g ， m 两个水泥用量 ， 0 3 5 、 O 4 0 、 0 4 5三个水灰比， 碎石混凝土设计了 1 2组配合比， 卵石混凝土设计了 6 组配合 比， 表 2 、 3是两种骨 料混凝土的配合比设计结果。 1 3混凝土 强度 按照表2 , 3 配合比数据称料， 机械搅拌成型混凝土试件， 试件 脱模后送入养护室标准养护 2 8 d龄期， 上机测试混凝土抗压强 度， 碎石混凝土抗压强度列入表 2 ， 卵石混凝土抗压强度列入表 3 。 表 2 碎石混凝土配合比及抗压强度 组号骨 级 水灰比 ， # 2 骨料对混凝土强度影响 系数 O L ， 回归计算 式( 1 ) 表示水胶比的倒数( B w) 与混凝土的抗压强度之间 存在着线性关系。 因为本次试验没有使用矿物掺合料， 所以胶 凝材料就是水泥 ， 水胶比就是水灰t L ( w c) 。 现在使用本次试 7 4 验所积累的水 灰比与抗压强度 的数据 ， 通 过回归方程求 出无砂 大孔混凝土骨料影响系数 和 。 设0 = ， 6 = 扭 将式( 1 ) 表示成一般线性方程式， 即式( 2 ) ： 舶 ( 2 ) j _ W啦 设置为灰水比 的取值， R 为对应 的抗压强度试验值。 为 灰 水 比 的 平 均 值 ，则 尸 置 ； 为 抗 压 强 度 的 平 均 值， 则 尸 R 。 按一元线性回归分析方程式( 3 ) 、 ( 4 ) 计算系数 。和 b ， 表 4 是碎石混凝土的计算表， 表 5是卵石混凝土的计算表。 n ： ( 3) n ： L j J Lx x b = R一 一 a X ( 4 ) 式 中 ： L x y = Z R y 一 ( R ) ( ) ； =1 =1 1 ， L x x：窆 置 z 一 f 1。 ； L y y = R 2- 1 _ ( 冠 一1 n、i =1 表4 碎石混凝土回归系数计算表 将表 4 、 5中数据代入式( 3 ) 、 ( 4 ) 计算出线性方程系数 。和 b的值， 再进一步计算出骨料对无砂大孔混凝土强度影响回归系 数如表 6 所示 。 3结论 J G J 5 5 2 0 l 1 普通混凝土配合比设计规程 第 5 1 2条规 下转第 7 9页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 【 2 j2 石正国， 王黎 陶瓷砖抛光粉在 C 3 0 混凝土中的应用 J 混凝土， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 1 3 8 1 4 0 3 3 张凯峰， 尚建丽钢 渣建材综合利用的生态化及绿色度评价的研究田 中国陶瓷， 2 0 1 0 ， 4 7 ( 1 0 ) ： 4 0 4 3 f 4 1 于景超大掺量复合矿物掺合料高性能混凝土在桥梁工程中的应用们 混凝土 ， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 1 0 1 1 0 4 【 5 】 赵玉青， 刑振贤 超细粉煤灰配制碎砖骨料混凝土试验研究 J 】 _混凝 土 ， 2 0 1 1 ( 1 O ) ： 1 4 2 1 4 4 6 16 陈友治， 宋正林， 许闽， 等 天然硅质掺合料活性粉末混凝土( R P C ) 研 上接第 7 2页 泥砂浆内部细集料与浆体的界面连接比较紧密， 同时， 粉煤灰 的微集料作用又填充了浆体中的孑 L 隙7 1 ， 所以水泥砂浆试件的 抗折强度与抗压强度的增长幅度相差不多， 从而试件的折压比 较大。 粉煤灰掺量为 4 5 时， 其微集料填充作用较明显， 水泥砂 浆试件内部细集料与浆体的界面连接紧密， 同时， 微集料填充 了结构内部孔隙， 试件抗压强度增加， 所以试件折压比较大。 粉 煤灰掺量为 3 0 时， 其滚珠效应作用明显强于其微集料填充作 用， 从而水泥砂浆内部细集料与浆体连接不紧密， 从而抗折强 度增长较慢， 又如上所述， 其抗压强度增长幅度较大， 从而其折 压 比较小 。 7 1 4 d ， 由于各体系中粉煤灰的滚珠效应的作用更加明显， 从而水泥砂浆内部细集料与浆体连接界面结构疏松 ， 从而不同 粉煤灰掺量水泥砂浆试件的抗折强度增长幅度较小， 同时， 由于 胶凝材料水化程度的加深 ， 试件的抗压强度进一步增长 ， 所以 各试件的折压比均有所降低。 1 4 2 8 d ， 随着水化反应程度的加深， 基准水泥砂浆试件、 粉 煤灰掺量为 1 5 的水泥砂浆试件的内部细集料与浆体连接界 面结构逐渐密实 ， 试件内部孔隙也进一步减少， 从而试件的抗 折强度与抗压强度增长的幅度相差不多 ， 所以其折压比有所增 长， 而粉煤灰掺量 3 0 、 4 5 的水泥砂浆内部细集料与水泥浆 体连接不紧密， 所以试件的抗折强度增长较慢 ， 而由于粉煤灰 的微集料填充作用明显试件的抗压强度增长较快 ， 所以其折压 比进一步降低。 3结 论 ( 1 ) 在低水胶比的情况下， 不同粉煤灰掺量的水泥砂浆达到相 同流动度时所用外加剂的掺量随着粉煤灰掺量的增加而减少。 ( 2 ) 在低水胶比的情况下 ， 粉煤灰对水泥砂浆不同龄期的 上接 第 7 4页 表 6 无砂大孔混凝土 回归系数 、 选用参考表 定 ， 回归系数 。 和 O db 宜根据工程所使用的原材料， 通过试验建 立的水胶 比与混凝土强度关系式来确定 。 本项 目以课题研究 为基础， 以工程应用为背景 ， 通过试验建立了水灰比与无砂大 孔混凝土强度关系式， 并根据试验数据统计计算出无砂大孔混 凝土回归系数 和 O b 的取值为 ： 碎石 ， O t a = 0 4 1 ， a b = O 0 4 ； 卵石， O 3 6 ， a b = O 1 9 。 尽管试验组数的样本量不够大， 但至少可以作 为今后无砂大孑 L 生态护坡混凝土配合比设计的参考取值， 对其 他用途的无砂大孔混凝土配合比设计也有一定的指导意义。 究 J 武汉理工大学学报 ， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 6 ) ： 2 6 3 0 【 7 郑文忠， 李莉 活性粉末混凝土配制及其配合比计算方法 J 】 _ 湖南大 学学报， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 2 ) ： 1 3 1 7 8 1 G B T 5 0 7 4 6 -2 0 0 8 ， 混凝土结构耐久性设计规范 s 】 作者简介 联 系地址 联 系电话 权娟娟( 1 9 8 0 一 ) ， 女， 讲师。 陕西省西安市雁塔路 1 3 号 西安建筑科技大学 1 7 9 信箱 ( 7 1 0 0 5 5 ) 1 5 2 0 9 2 9 8 7 2 1 抗压强度影响不同， 水化反应初期， 不同粉煤灰掺量的水泥砂 浆的抗压强度均低于基准水泥砂浆试件 ， 并且抗压强度值随着 粉煤灰掺量增加而降低 ， 水化反应中后期随着二次水化反应的 进行粉煤灰掺量为 3 0 、 4 5 的水泥砂浆试件抗压强度均超过 基准水泥砂浆试件。 ( 3 ) 在低水胶比的情况下， 不同粉煤灰掺量对水泥砂浆的 抗折强度与抗压强度的增长幅度影响不同，在工程实践中， 应 该适当选取粉煤灰掺量以使建筑结构的抗折与抗压强度均有 较大幅度增长。 参考 文献 ： 1 刘爱新 粉煤灰混凝土的性能及其应用f J J 混凝土 2 0 0 1 ( 1 2 ) ： 6 - 8 2 】袁承斌 ， 高文达粉煤灰掺量对混凝土性能的影响 扬州大学学报 ： 自然科学版， 2 0 1 0 ， 1 3 ( 1 ) ： 6 3 6 5 3 罗季英 ， 冷发光， 冯乃谦 ， 等 粉煤灰掺量对高性能混凝土强度和耐 久性的影U S J 水泥与混凝土， 2 0 0 1 ( 3 ) ： 1 5 1 8 【 4 】A T I S C DAc c e l e r a t e d c a r b o n a t i o n a n d t e s t i n g o f c o n c r e t e ma d e w i t h fl y a s h J C o n s t r & B u i l d Ma t e r ， 2 0 0 3 ， 1 7 ( 3 ) ： 1 4 7 1 5 2 5 】M E H T A P K 混凝土的结构、 性能与材料 M I 同济大学出版社， 1 9 9 1 【 6 钱觉时粉煤灰特性与粉煤灰混凝土【 M 】 E 京： 科学出版社， 2 0 0 2 7 】张巨松， 杨奇 水灰比、 矿物外加剂对水泥的收缩变形试验 J 】 沈阳建 筑大学学报 ： 自然科学版， 2 0 1 2 ， 1 3 8 ( 3 ) ： 5 2 1 5 2 6 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 王亮( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 工程师， 研究方向： 高性能混凝土研究发 与生产技术。 沈阳市沈北新区天乾湖街 3 5 号( 1 1 0 1 6 1 ) O 2 4 3 1 3 9 8 5 0 7 参考文献 ： 1 】 廉慧珍 评 J G J 5 5 2 0 1 1 普通混凝土配合比设计规程 J 1 混凝土世 界 ， 2 0 1 2 ( 3 )： 5 5 6 2 【 2 2 邢振贤， 闰翠英， 倪磊， 等无砂大孔生态混凝土的植生性与抗冲性 能试验研究【J 1 混凝土， 2 0 1 1 ( 1 0 ) ： 1 2 7 1 2 9 3 j J G J 5 5 2 O 1 1 ， 普通混凝土配合比设计规程f s 】 北京： 中国建筑工业 出版社， 2 0 1 1 作者 简介： 联系地址 ： 联系电话 邢振贤( 1 9 5 8 一 ) ， 男， 教授， 从事商I生 能主 态混疑上 材料研究。 河南省郑州市北环路 3 6 号 华北水利水电学院土木与交 通学院( 4 5 0 0 1 1 ) 1 3 5 9 8 0 9 9 3 5 8 7 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m