粗骨料針片狀對(duì)混凝土性能的影響研究分析

1、粗骨料針片狀對(duì)混凝土性能的影響研究分析0引言骨料在混凝土中起到骨架支撐作用，占混凝土總體積的70%以上，是混凝土的重要組成材料，骨料的性能指標(biāo)將直接影響到混凝土的工作性、力學(xué)性能及耐久性，進(jìn)而影響到混凝土結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，因此，無論是科學(xué)研究，還是施工部門，均應(yīng)對(duì)骨料有足夠的重視。骨料品質(zhì)主要包括巖性、耐久性、有害物質(zhì)等方面，其耐久性又包含堅(jiān)固性、軟弱顆粒、壓碎值、針片狀含量等內(nèi)容。由于不同的破碎機(jī)械及破碎工藝，同一種礦石或同一采石場(chǎng)所生產(chǎn)的骨料品質(zhì)亦不相同，如棱角性、球度、針片狀顆粒等等，均會(huì)給新拌混凝土的流變性、硬化混凝土的密度、力學(xué)性能和耐久性帶來一定的影響。粒形良好、級(jí)配合理的粗骨料，可

2、以實(shí)現(xiàn)骨料的緊密堆積，骨料空隙率越小，混凝土的密實(shí)度越高，在達(dá)到同樣工作性要求時(shí)，可以減少水泥漿量，既經(jīng)濟(jì)，強(qiáng)度和耐久性又好；反之，若粗骨料中針片狀顆粒含量較高，則有可能帶來一定的負(fù)面影響。因此，文中針對(duì)粗骨料中針片狀顆粒含量開展試驗(yàn)研究，主要研究不同針片狀含量粗骨料所配制的C30和C60兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的工作性和力學(xué)性能，以期為實(shí)際工程中原材料選擇提供試驗(yàn)依據(jù)。1試驗(yàn)1.1原材料試驗(yàn)采用哈爾濱亞泰水泥廠產(chǎn)PO42.5水泥；II級(jí)粉煤灰，需水量比99%；聚羧酸系高性能減水劑，減水率28%；松花江中砂，細(xì)度模數(shù)2.7，級(jí)配合格；石灰?guī)r碎石，520mm連續(xù)級(jí)配，粗骨料的主要性能指標(biāo)見表1。將骨

3、料中針片狀顆粒篩出，在按照一定比例配制成不同針片狀顆粒含量的粗骨料，不同針片狀顆粒含量粗骨料的堆積密度和篩分結(jié)果見表2。1.2混凝土配合比及性能測(cè)試指標(biāo)選取C60與C30兩種常用的高、低強(qiáng)度等級(jí)混凝土為研究對(duì)象，考慮到當(dāng)前混凝土工程大多采用泵送施工，因此，基準(zhǔn)混凝土的流動(dòng)性以坍落度20cm左右為控制指標(biāo)，確定減水劑摻量，摻加15%的粉煤灰以保證粘聚性、長期力學(xué)性能和耐久性，以及經(jīng)濟(jì)性。為研究針片狀粗骨料含量對(duì)混凝土性能的影響，在其他條件不變的基礎(chǔ)上，采用10%、15%、20%三種針片狀含量的粗骨料配制混凝土，混凝土配合比見表3。2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1針片狀粗骨料含量對(duì)混凝土工作性的影響研究試驗(yàn)

4、測(cè)得的不同針片狀含量粗骨料新拌C30和C60混凝土坍落度的試驗(yàn)結(jié)果見圖1，混凝土坍落擴(kuò)展度、J環(huán)擴(kuò)展度、T500試驗(yàn)結(jié)果見圖2圖4。由圖1可見，隨著針片狀粗骨料含量的增加，C30、C60兩種強(qiáng)度等級(jí)新拌混凝土拌合物的坍落度均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，當(dāng)針片狀含量超過15%時(shí)，坍落度下降幅度升高，對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土表現(xiàn)的更為明顯。試驗(yàn)過程中還觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)針片狀粗骨料含量達(dá)到20%時(shí)，混凝土拌合物發(fā)生了離析、泌水現(xiàn)象。這是因?yàn)獒樒瑺畲止橇陷^多時(shí)，球形骨料減少，骨料間易形成搭接，不易流動(dòng)；骨料總質(zhì)量一定時(shí)，針片狀粗骨料含量越高的，骨料顆粒數(shù)越多，總比表面積越大，漿體量一定時(shí)，包覆在骨料表面的漿體層厚度越小

5、，因此流動(dòng)性變差，粘聚性和保水性也較差。對(duì)于高強(qiáng)混凝土來說，其水膠比低，這種現(xiàn)象在更為明顯。由圖2圖4可見，針片狀粗骨料含量的增加，C30、C60兩種強(qiáng)度等級(jí)新拌混凝土拌合物的坍落擴(kuò)展度、J環(huán)擴(kuò)展度、T500均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，當(dāng)針片狀含量超過15%時(shí)，坍落擴(kuò)展度、J環(huán)擴(kuò)展度、T500下降幅度升高，C60強(qiáng)度等級(jí)混凝土表現(xiàn)較C30混凝土更為明顯。2.2針片狀粗骨料含量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響采用不同針片狀含量粗骨料所配制的混凝土各齡期抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見圖5和圖6，28d齡期時(shí)混凝土的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見圖7、軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見圖8。由圖5圖8可以看出，隨針片狀粗骨料含量的增加，各齡期混凝土的立

6、方體抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度均降低，C60強(qiáng)度等級(jí)混凝土降低程度較C30強(qiáng)度等級(jí)混凝土更為明顯。當(dāng)針片狀含量為15%時(shí)，混凝土28d抗壓強(qiáng)度62.5MPa，達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)實(shí)驗(yàn)室試配強(qiáng)度要求，當(dāng)針片狀含量為20%時(shí)，混凝土28d抗壓強(qiáng)度不足60MPa。這是由于針片狀粗骨料含量較多時(shí)，骨料自身的壓碎值降低，并且在試件成型振搗密實(shí)過程中，針片狀粗骨料易發(fā)生水平定向排列，當(dāng)受到垂直于骨料方向作用的壓應(yīng)力時(shí)，一方面單顆骨料自身承壓能力較球形顆粒有所下降，另一方面還會(huì)造成骨料下方局部水灰比增大，氣泡排出過程中受阻使得骨料下表面孔隙率提高、孔結(jié)構(gòu)粗大，甚至形成孔洞和裂縫；當(dāng)針片狀粗骨料含量較高時(shí)

7、，其比表面積增大，漿體不能夠充分包裹骨料，二者之間界面區(qū)的缺陷也較多。因此，針片狀粗骨料含量的增加，無論是骨料自身還是界面區(qū)，混凝土體系的薄弱環(huán)節(jié)整體增多，使得混凝土強(qiáng)度進(jìn)一步降低。對(duì)于早齡期的C30混凝土而言，混凝土強(qiáng)度值本身不高，針片狀顆粒含量的負(fù)面作用不甚明顯，隨著齡期的延長，混凝土強(qiáng)度值的提高，這種表現(xiàn)逐漸明晰，對(duì)于高強(qiáng)度的影響尤甚。在試驗(yàn)過程中觀察到，3d、7d齡期時(shí)，C30強(qiáng)度等級(jí)混凝土破壞時(shí)以沿骨料界面剝離為主，而C60強(qiáng)度等級(jí)混凝土受壓破壞時(shí)，其斷面則不僅僅是沿骨料剝離，絕大部分針片狀粗骨料本身被壓碎，由此可見，針片狀粗骨料含量對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響較低強(qiáng)度等級(jí)混凝土更為明顯。3結(jié)語（1）隨著針片狀粗骨料含量的增加，新拌混凝土的坍落度、坍落擴(kuò)展度、J環(huán)擴(kuò)展度和T500均降低，當(dāng)針片狀骨料含量高于15%時(shí)，坍落度、坍落擴(kuò)展度、J環(huán)擴(kuò)展度和T500的下降幅度升高，對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土表現(xiàn)的更為明顯，當(dāng)針片狀粗骨料含量達(dá)到20%時(shí)，混凝土拌合物發(fā)生離析、泌水現(xiàn)象。（2）隨針片狀粗骨料含量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)