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砂石生产线的粗骨料对混凝土拌合的影响

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  混凝土是一种非均质体材料,可认为由骨料、水泥浆体、孔隙和界面过度区构成。骨料体积分数约为60~75%,其中粗骨料约占40%左右,因此,粗骨料性质对混凝土的工作性能、力学性能及耐久性具有重大影响[1-3]。对普通混凝土而言,界面过渡区是*薄弱的区域,因此,水灰比是决定其强度等性能的关键因素,骨料对混凝土性能的影响较小。由于高强度等级混凝土的水灰比很低,水泥浆体和界面过渡区力学性能得到了显著改善,骨料性质对混凝土拌合性能的影响较大。本文研究了骨料级配对普通和高强度等级混凝土工作性能、力学及耐久性能的影响,并探讨了其作用机理。

 

 

  1、力学性能

 

  虽然混凝土的配合比完全相同,由于粗骨料级配不同,混凝土各龄期强度存在一定差异。就C30混凝土而言,采用小粒径骨料制备的C30-1混凝土的各龄期强度均较低,其7d、28d、90d 抗压强度分别为23.9MPa、31.5MPa 和37.3MPa。相比之下,C30-2 和C30-3混凝土的各龄期强度有一定程度的增加。虽然C30-4混凝土的7d强度较低(仅为23.5MPa),但其28d和90d 强度高达36.9MPa 和42.1MPa,较C30-1分别提高了17%和13%,说明三级配粗骨料配制的混凝土具有较高的后期强度。

 

  粗骨料级配对C60混凝土早期强度的影响与其对C30混凝土强度影响规律一致,即大粒径粗骨料所占比例较高时,混凝土的早期强度较高。采用三级配粗骨料制备的C60-4 混凝土各龄期强度较低,而采用3~8mm 和15~25mm 配制的C60-2混凝土的7d、28d 和90d强度*高,分别为46.6MPa、67.9MPa 和70.4MPa,说明高强度等级混凝土的*佳粗骨料级配与普通强度等级混凝土的*佳粗骨料级配不同,合理的粗骨料级配可在一定程度上提高混凝土的强度。

 

  2 耐久性能

 

  混凝土的耐久性与其连通空隙含量密切相关,本文测定了养护28d后C30和C60混凝土的真空吸水率和氯离子扩散系数,以表征混凝土的耐久性,其结果如表3所示。小粒径粗骨料含量较高的混凝土(例如:C30-1和C60-1)真空吸水率和氯离子扩散系数较大,其他混凝土的真空吸水率和氯离子扩散系数没有显著差别。与C30混凝土相比,C60混凝土的真空吸水率和氯离子扩散系数均较低,说明高强度等级混凝土结构较为密实,耐久性指标也较高。

 

  3 讨论

 

  粗骨料对混凝土性能的影响主要分为两方面:①粗骨料的堆积状态(堆积密度等),主要影响骨料在混凝土分布的均匀性、新拌混凝土的稳定性及混凝土的力学性能。在一定条件下,可以简单认为粗骨料的初始堆积密度越高,混凝土的各龄期强度越高[7]。②相同骨料体积下,粗骨料级配决定了其比表面积,进而决定了界面过渡区的数量,而界面过渡区对混凝土的强度和耐久性具有显著影响。 综上所述,粗骨料级配对不同强度等级混凝土的影响机制不尽相同。对普通强度等级混凝土(C30)而言,粗骨料堆积空隙率和比表面积均对混凝土的强度有影响,但比表面积影响更大一些,特别是对混凝土的早期强度。其原因在于:普通强度等级混凝土*薄弱环节是其界面过渡区,粗骨料比表面积直接决定了界面过渡区的数量,从而影响混凝土拌合的强度]。由于高强度等级混凝土的胶凝材料用量较大且水胶比较低,水泥浆体和界面过渡区的性质得
  

  到了显著改善,导致粗骨料比表面积对高强度等级混凝土性能影响较小。此时混凝土的强度(特别是后期强度)等性能主要受粗骨料堆积空隙率的影响。因此,在配制不同强度等级混凝土时应选择合适的粗骨料级配。

 

  粗骨料级配对不同强度等级混凝土性能的影响机制不同。粗骨料比表面积对普通强度等级混凝土性能影响较大,而粗骨料堆积空隙率对高强度等级混凝土性能影响较大。