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细骨料级配对混凝土和易性及强度的影响
admin在2020-11-25发布 频道:行业资讯 标签:
     
摘要:本论文根据不同细骨料的级配做出系列试验得出结果,分析了细骨料级配对混凝土和易性及强度的影响。

0 概述
  水泥混凝土:是指由水泥、砂、石等用水混合结成整体的复合材料。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶材,砂、石作集料,与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土,也称普通混凝土。众所周知,水胶比是影响混凝土强度的关键,而细骨料是混凝土的主要组分,约占混凝土体积总量的35%左右,其级配的好坏将直接影响到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能,如和易性、强度、耐久性等。细骨料虽然在混凝土中用量很大但是由于稳定、质量标准很容易忽略它。一般试验室只给出细骨料的验收标准(无杂物、粗细一致),其实这种控制方法不是很全面的,因此,本文对细骨料的级配的变化对混凝土和易性及强度的影响做试验,以此作具体分析,对以后细骨料的使用提供一点参考依据。

原材料的选取
1.1 水泥
陕西金龙水泥有限公司生产的金龙P.O42.5水泥,其理化性能见表1
表1 金龙P.O42.5水泥理化性能
密度
(g/cm3
比表面积
(cm3/g)
标准稠度用水量(%) 凝结时间
(h:min)
抗折强度
(MPa)
抗压强度
(MPa)
初凝 终凝 3d 28d 3d 28d
2.86 345 27.0% 154 219 6.0 8.6 25.2 45.6
1.2 粉煤灰
  陕西华元电力实业有限公司陕西户县第二发电厂生产的F类Ⅱ级粉煤灰,其理化性能见表2
表2 户县二电F类Ⅱ级粉煤灰理化性能
细度(%) 烧失量(%) 含水率(%) 需水量比(%) SO3含量(%)
22.8% 2.1% 0.08% 96% 1.4
1.3 细骨料
  产地,陕西安康汉江,其基本性能见表3
表3 陕西安康汉江细骨料基本性能
编号 表观密度
(kg/m3
松散堆积密度
(kg/m3
含泥量
(%)
泥块含量
(%)
细度模数
(%)
空隙率
(%)
砂1 2690 1530 3.5 / 1.3 43
 
编号 表观密度
(kg/m3
松散堆积密度
(kg/m3
含泥量
(%)
泥块含量
(%)
细度模数
(%)
空隙率
(%)
砂2 2680 1740 2.2 / 2.6 35
 
编号 表观密度
(kg/m3
松散堆积密度
(kg/m3
含泥量
(%)
泥块含量
(%)
细度模数
(%)
空隙率
(%)
砂3 2720 1770 2.3 / 3.3 34
 
1.4 粗骨料
  产地,陕西安康汉江(5~31.5)mm卵石,其基本性能见表4.
表4 陕西安康汉江粗骨料卵石(5~31.5)mm基本性能
表观密度
(kg/m3
松散堆积密度(kg/m3 含泥量
(%)
泥块含量
(%)
压碎值标值
(%)
针片状含量
(%)
空隙率
(%)
2700 1660 1.0 0.4 11 4 38
1.5 外加剂
  山西方兴建材有限公司生产的FX-8型高强泵送剂,其基本性能见表5.
表5 FX-8型高强泵送剂基本性能
密度(g/m3 净浆留动度(mm) 含固量(%) 减水率(%) PH值
1.026 220 7.92 31 7

试验内容  
  混凝土的基本性能包括和易性、强度及耐久性等。 和易性又称工作性,是指混凝土拌合物在一定的施工条件下,便于各种施工工序的操作,以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标,包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。 强度是混凝土硬化后的主要力学性能,反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大,抗拉强度最小。水泥用量过多,在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。 混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。
  影响混凝土强度的主要因素无非是:水泥强度等级和水灰胶比;骨料的种类、质量和级配;养护温度与湿度;期龄;试验条件如试件尺寸、形状及加荷速度等。
  以下试验我从细骨料的级配来简要说明其对混凝土强度的影响。用于本文的配合比,以四种不同的级配的细骨料配制同样强度等级混凝土结果如下:
表6 四种不同的级配的细骨料配制同样强度等级混凝土
试验
编号
强度
等级
水泥 粉煤灰 外加剂 细骨
料1
细骨
料2
粗骨料 细骨料细度模数 细骨料
空隙率
001 C30 290 80 160 10.0 805 / 1065 1.3 43
002 C30 290 80 155 10.0 805 / 1065 2.6 35
003 C30 290 80 140 10.0 805 / 1065 3.3 34
004 C30 290 80 150 10.0 483(细) 322(粗) 1065 1.3+3.3 /
表7 细骨料对混凝土和易性的影响
试验
编号
强度
等级
水泥 粉煤灰 外加剂 细骨
料1
细骨
料2
粗骨料 坍落度 扩展度
001 C30 290 80 160 10.0 805 / 1065 190 450
002 C30 290 80 155 10.0 805 / 1065 210 570
003 C30 290 80 140 10.0 805 / 1065 220 600
004 C30 290 80 150 10.0 483(细) 322(粗) 1065 210 600
 表8 细骨料对混凝土强度的影响
试验编号 强度等级 3d 达到设计等
级百分比
7d 达到设计等
级百分比
28d 达到设计等
级百分比
001 C30 17.2 57% 26.4 88% 27.4 91%
002 C30 16.4 55% 24.7 82% 30.7 102%
003 C30 25.5 85% 34.0 113% 38.1 127%
004 C30 20.3 68% 28.2 97% 36.2 121%

原因分析
  影响混凝土和易性与强度的因素很多,单位用水量、水泥品种、水泥与外加剂的适应性、骨料性质、水泥浆的数量、水泥浆的稠度、砂率,以及环境条件(如温度、湿度等)、搅拌工艺、放置时间等。我们根据以往的经验认为,在配合比一定的混凝土设计中,对混凝土和易性影响最大的是胶凝材料和外加剂。但试验证明,细骨料对混凝土的和易性与强度也有很大的影响,有时能直接决定拌制的混凝土和易性的好坏。细骨料的性质,砂1偏细,细度模数只有1.3,而且空隙率大,出现单级配的现象。一般来说,细骨料越细,比表面积越大,需要越多的水泥浆来润湿,使得混凝土拌合物的流动性降低。砂的级配不良,以至空隙率和比表面积过大,需要消耗更多的水泥浆才能使混凝土获得一定的流动性,对混凝土的密实性、强度、耐久性等性能会有影响。砂率的确定实验选取43%的砂率,针对该配合比而言是偏大的,但由于砂1细度偏细,相当于增加了骨料的总表面积和空隙率,在水泥浆用量一定的条件下,相对而言水泥浆的用量变小了,减少了颗粒表面具有的润滑层,增加了集料颗粒间的摩擦力,从而降低了拌合物的流动性。细骨料一般采用中砂,要求细度模数为2.6~2.9,当实际使用的砂子偏细时,应相应的减少砂率或增加水泥浆用量(同时提高胶凝材料与水的用量,保证水胶比不变,但这势必造成施工成本的增加)以便达到设计要求。

控制措施
  从原因分析中不难看出,细骨料的细度模数不一样对用水量的要求也不一样,其强度值也差异很大,究其原因是其砂的级配不良,以至空隙率和比表面积过大,需要消耗更多的水泥浆才能使混凝土获得一定的流动性,对混凝土的密实性、强度、耐久性等性能产生影响。因此,如何控制细骨料的粗细一致是解决问题的关键所在。但从目前各地的原材料的情况来看砂源紧张,机制砂和海砂利用的技术尚不成熟,单单依赖严格控制砂源已经不太现实,我们可以用粗砂和细砂按一定比例混合来用,试验004号配比中用1.3细度模数细砂和3.3细度模数粗砂按细砂60%和粗砂40%来配出来的混凝土和易性、强度都有所变化。因此,如何调整原材料的使用方法和如何配优化合比以及调整外加剂与不同砂子的适应性是首要工作,能够有效保证混凝土质量和混凝土的工作性。

结束语
  在粗细骨料资源不断减少的情况下,骨料级配技术日益被重视起来,其级配技术水平如何既与经济效益有直接的关系,也对社会资源有一定的影响。骨料级配技术逐步向多样化趋势发展的,针对上述内容论述到的粗细骨料级配对混凝土的影响的问题,这一点很容易被人们所忽视,但它的作用却包含着巨大的经济效益与社会效益,因此要全面的面对混凝土制作中的每一个细节。经过试验分析结果可知,粗细骨料级配得当的话,可以获得紧密堆积空隙概率相对小一些、密度相对大一点的材料,有利于混凝土充分发挥组成材料的作用,这对于提高混凝土粗细骨料级配技术和优化混凝土的性能有重大的现实意义,同时还能够有效的降低生产成本。
参考文献:
[1] 王瑜玲,李洪涛.细骨料对混凝土和易性的影响及控制措施[J].商品混凝土,2010(08).   
[2] 丁吉臣,郝占龙,郝家欣.矿渣粉对混凝土和易性及强度影响的研究[J].福建建筑  2009(12).   
[3] 黄祥永.粗细骨料级配对混凝土的影响[J].江西建材,2015(02).    
作者:杨锋   
信息来源:混凝土视频网
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