針片狀粗骨料對混凝土性能影響.doc

第2期潘 琨，等：針片狀粗骨料對混凝土性能的影響5針片狀粗骨料對混凝土性能的影響潘琨廖瓊江藍(lán)志勇(廣東省物料實驗檢測中心，廣州 5本文2005年8月收到,8月改回。0080 )摘 要在工程建設(shè)中，粗骨料（碎石）是普通混凝土的主要組成部分，粗骨料（碎石）在普通混凝土中堆聚成緊密的架構(gòu)，與砂在普通混凝土起骨架作用，粗骨料（碎石）的用量約占混凝土總重量的45%，其中針片狀碎石含量的多少直接影響著混凝土的性能指標(biāo)，碎石中針、片狀顆粒過多，會影響混凝土混合料的和易性，并傾向于一個方向排列。這些顆粒易于折斷，不易振搗密實，從而影響混凝土的質(zhì)量，因此，針片狀碎石的含量對混凝土來說相當(dāng)重要。通過一系列的混凝土配合比試驗，初步探討粗骨料中針、片狀碎石對混凝土性能所產(chǎn)生的影響。關(guān)鍵詞 針片狀 混凝土性能 粗骨料碎石的顆粒級配與粒形對混凝土的和易性和強度性能有比較顯著的影響。顆粒級配差的碎石空隙率增大，在漿體量一定的情況下，填隙的砂漿多而包裹石頭的砂漿變少，使混凝土的包裹性、粘聚性變差，從而不利于泵送與施工。針片狀碎石增加了新拌混凝土在流動過程中的摩擦阻力，針片狀碎石的堅韌性比普通粒形的堅韌性差，從而影響著混凝土的強度性能。研究針片狀碎石對混凝土性能的影響，有利于石場和用石單位有效控制碎石的質(zhì)量，從而提高建筑工程質(zhì)量。以下主要通過對C50混凝土的配比試驗方法和試驗結(jié)果的分析，觀察其中針片狀碎石的含量對混凝土的和易性及抗壓強度值的影響。1 試驗方法 1.1原材料的選擇（1）水泥：選用廣州某水泥廠生產(chǎn)的52.5R PO型水泥，其性能指標(biāo)見表1。（2）粉煤灰：選用某電廠II級風(fēng)選粉煤灰，其性能指標(biāo)見表2。（3）砂：其性能指標(biāo)見表3。（4）粗骨料：粗骨料碎石，性能指標(biāo)見表4。表1 水泥性能指標(biāo)品 種抗折強度（MPa）抗壓強度（MPa）3 d28 d3 d28 d52.5R PO水泥5.98.934.664.2表2 粉煤灰性能指標(biāo)等 級細(xì)度（45 m）篩余（10-2）含碳量（10-2）需水量比10-2儲水量（10-2）II級灰174.21020.2表3砂的性能指標(biāo)品 種細(xì)度模數(shù)含泥量（10-2）堆積密度（kg/ m3）表觀密度（kg/ m3）中砂II區(qū)2.80.81 5102 608表4碎石的性能指標(biāo)顆粒級配針片狀含量（10-2）壓碎指標(biāo)（10-2）堆積密度（kg/ m3）表觀密度（kg/ m3）530 mm連續(xù)級配石137.81 5202 632（5）外加劑：選用湛江FDN-5高效減水劑。國家標(biāo)準(zhǔn)對針片狀石的定義為凡巖石顆粒長度大于該顆粒所屬粒徑的平均粒徑的2.4倍者為針狀顆粒，厚度小于平均粒徑的0.4倍者為片狀顆粒。平均粒徑指該粒級上下限粒徑的平均值。根據(jù)該規(guī)定，人工分檢出針片狀碎石，把不含針片狀的碎石（基準(zhǔn)石）與針片狀碎石分別放好，以備使用。1.2混凝土配合比設(shè)計為便于觀察針片狀碎石對混凝土性能的影響，選用C50泵送混凝土配合比（其配合比列于表5），設(shè)計目標(biāo)為混凝土初始坍落度約為20 cm，擴展度約為50 cm，和易性好，不離析表5C50混凝土配合比水膠比水泥（kg/ m3）水（kg/ m3）砂石（kg/ m3）粉煤灰（kg/ m3）外加劑（kg/ m3）砂率（10-2）容重（kg/ m3）0.373891691 06810317.2382 400不泌水。為了綜合考慮混凝土的泵送性能和經(jīng)濟成本，在強度保證的前提下，可摻用二級粉煤灰取代15%的水泥量，粉煤灰超量系數(shù)K=1.5，這樣既能滿足泵送所要求的漿體量與粘聚性，又能節(jié)省水泥和降低水化熱。外加劑使用湛江FDN-5高效減水劑，實際用水量為設(shè)計用水量減去外加劑帶入的水量高強與高性能混凝土及其應(yīng)用第三屆學(xué)術(shù)討論會論文,1997。1.3混凝土試配在試驗過程中，只改變碎石中針片狀碎石的用量，其他原材料認(rèn)定不變，觀察針片狀碎石對混凝土和易性的影響。試驗情況列于表6。表6針片狀碎石含量對混凝土和易性的影響編 號針片狀比例（10-2）坍落度擴展度1#00.21 m0.53 cm2#50.215 m0.53 cm3#100.22 m0.54 cm4#150.21 m0.53 cm5#200.20 m0.50 cm6#250.20 m0.48 cm7#300.20 m0.47 cm8#400.19 m0.45 cm從表6中的試驗數(shù)據(jù)可以看出，新拌混凝土的坍落度的擴展度，基本是隨著針片狀碎石含量的增加而變小。1#混凝土中碎石不含針片狀石，其坍落度與擴展度比較大，但和易性不好。混凝土出槽時比較稀，砂漿對石的包裹性不好，有一點泌水離析現(xiàn)象。這是由于碎石中缺少一小部分針片狀碎石，使其級配不好而造成的，這一點在2#混凝土中得到驗證。3#、4#混凝土剛出槽時，其和易性比1#和5#8#混凝土好。平常使用的連續(xù)級配碎石，其針片狀碎石含量也為10%左右。從表6中的數(shù)據(jù)和當(dāng)時試驗情況可以看出，隨著針片狀碎石含量的增加，其和易性變差。8#混凝土中針片狀碎石含量為40%，級配非常不理想，其坍落度為19.0 cm，擴展度只有45.0 cm，新拌混凝土出槽后，很快停止流動，有比較明顯的泌水離析現(xiàn)象。從表6數(shù)據(jù)還可以看出，針片狀碎石也影響混凝土坍落度損失和擴展度損失，隨著針片狀碎石含量的增加，坍落度損失和擴展損失都有一定程度的增大；但對坍落度損失的影響不太明顯，對擴展度損失的影響比較明顯。1.4混凝土的強度性能對每組新拌混凝土，測完其坍落度損失和擴展度損失后裝模成型。每組成型9塊尺寸為15 cm15 cm15 cm試模，三條尺寸為10 cm10 cm10 cm的試模，以便測試3 d、7 d、28 d混凝土抗壓強度值。成型后放于室內(nèi)，1d后脫模放于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室。到了28天齡期，提前幾小時從養(yǎng)護室取出，放于壓力機旁把試塊晾干，按規(guī)范操作萬能壓力機測試混凝土的抗壓強度，其值列于表7。從表7的數(shù)據(jù)可以看出，混凝土3d抗壓強度基本上達(dá)到了設(shè)計強度表7 不同齡期混凝土抗壓強度值（MPa）齡期1#2#3#4#5#6#7#8#3 d48.346.046.248.045.847.441.040.57 d52.051.651.051.749.452.346.246.528 d62.461.558.860.059.361.353.455.4值的70%80%，符合設(shè)計要求。28 d抗壓強度值，除了針片狀含量較高的7#和8#達(dá)不到設(shè)計強度值(58.2 MPa)外，其余都能達(dá)到設(shè)計強度值。從表7中數(shù)據(jù)還可以看出，混凝土3 d、7 d和28 d抗壓強度值隨著碎石針片狀含量的增加而降低，尤其28天抗壓強度值，這種降低趨勢較為明顯。2 試驗結(jié)果分析2.1新拌混凝土的和易性隨針片狀含量的增加而變差泵送混凝土，為便于泵送與施工，坍落度一般控制在20 cm左右，擴展度控制在50 cm左右，漿體量、粘聚性適中，不離析不泌水。為使混凝土達(dá)到這種好的泵送效果，對粗骨料的質(zhì)量有一定的要求高強與高性能混凝土及其應(yīng)用第三屆學(xué)術(shù)討論會論文,1997。粗骨料的顆粒級配要合理，粒形要好，既要求碎石扁圓、方圓狀石頭多，又要求針片狀石頭少，這是因為混凝土在流動過程中，扁圓、方圓狀石頭是滾動的，摩擦阻力小，坍落度、擴展度大，便于泵送與施工；針片狀石頭是滑動的，摩擦阻力大，致使坍落度、擴展度小，不利于泵送與施工。同樣重量的碎石，針片狀碎石的表面積大于扁圓、方圓形碎石。針片狀碎石表面積大，吸水量也大，從而造成游離水相對少而使流動性不好。同時，由于針片狀碎石表面積大，就需要更多的砂漿去包裹它們；但在漿體量一定的情況下，針片狀碎石含量多，卻沒有足夠多的漿體去包裹碎石。致使混凝土粘聚性不好而出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象，最終影響混凝土的泵送與施工。2.2混凝土的抗壓強度值隨碎石針片狀含量的增加而降低混凝土的抗壓破型，斷裂面有三種情況：第一種是從石頭與砂漿帶的粘結(jié)處斷裂；第二種是從砂漿帶中斷裂；第三種是從石頭上斷裂1。現(xiàn)假定混凝土中除碎石以外，其他成分的品種與用量相同，只考慮碎石質(zhì)量對混凝土抗壓強度值的影響。碎石的級配好和堅韌性好，混凝土的抗壓強度值就會高。工程中常用碎石的壓碎指標(biāo)值來表示碎石的堅韌性。壓碎指標(biāo)值小，礦石的堅韌性好；壓碎指標(biāo)值大，碎石的堅韌性差。圖1是本次試驗所用碎石針片狀含量與壓碎指標(biāo)值的關(guān)系曲線。9768 12壓碎指標(biāo)值10-21111020403010針片狀含量（10-2）圖1 碎石針片狀含量與壓碎指標(biāo)值的關(guān)系從圖1中可以看出，隨著碎石針片狀含量的增加，其堅韌性變差，表明在一定壓力下，針片狀碎石比扁圓、方圓狀碎石容易斷裂。因此，隨著碎石針片狀含量的增加，混凝土抗壓強度值降低。3結(jié)語隨著碎石針片狀含量的增加，新拌混凝土的和易性變差。因此在混凝土的泵送與施工過程中，坍落度一般應(yīng)控制在20 cm左右，擴展度控制在50 cm左右，漿體量、粘聚性適中，不離析不泌水；粗骨料的顆粒級配要合理，粒形也要好，盡量選擇扁圓、方圓狀石頭多的碎石，少用針片狀碎石。針片