高强混凝土骨料选择探讨(2)

本文为土木工程材料专业论文

进行岩石抗压强度检验，岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5，碎石的压碎指标值随混凝土强度等级和岩

石品种不同而不同。1.2骨料最大粒径

在骨料最大粒径的选择问题上一直存在争议，因为最大粒径对混凝土用水量有极大的影响。传统理论认为，混凝土的强度由水灰比确定，当水灰比和坍落度一定时，骨料最大粒径

不同的2种混凝土强度相近，

骨料最大粒径越大，水泥用量越少，混凝土生产成本越低。另一方面，在水泥用量相同的情况

下，要达到同样的坍落度，骨料颗粒的适当加大，可减小用水量，因而对混凝土的强度有利，并且可以减少混凝土的收缩裂缝。但是，当前国内外很多研究认为，减小石料粒径可以消除骨料颗粒的内在缺陷（如大裂隙、大孔隙及所含的松软矿物），故高强混凝土的骨料最大粒径应为20mm。也有研究认为，由于大粒径骨料比同质量的小粒径骨料表面积小，其与砂浆的粘结面积小，粘结力低，且混凝土的均质性差，所以大粒径骨料不可能配制出高强度混凝土[3]。

以上2种截然不同的观点使得高强混凝土骨料最大粒径的选择成为一个非常值得深入研究的课题。

2试验材料

为了研究骨料品种和粒径对高强混凝土技术性能和生产成本的影响，分别对商品混凝土搅拌站常用的2种石料即花岗岩和石灰岩按2种不同颗粒级配的碎石进行配合比试验。试验所用材料的如下：

粗骨料：普通混凝土所用的骨料一般为16～31.5mm或20～40mm的单粒级配，由于高强混凝土水灰比较小，采用连续级配粗骨料能使混凝土获得更好的工作性能，同时可以减

少骨料间的孔隙率，提高混凝土强度。本试验所用骨料采用2种连续粒级5～20mm、5～40mm，其中5～40mm碎石采用5～

20mm和20～40mm各占50％的不同级配比例，用水冲洗干净。2种岩石的主要物理性能指标见表1。

表1岩石的主要物理性能指标

岩石名称表观密度抗压强度

压碎值针片状含量

（/kg/m3）/MPa/%/％

花岗岩27201485.44.5石灰岩

2580

104

7.2

3.8

细骨料：由于高强混凝土水泥用量高、水灰比小，宜采用细度模数为2.7～3.1的中偏粗洁净天然河砂，以减少拌和用水量。本试验用冲洗干净的东江河砂，细度模数3.05。水泥：采用金羊牌P·Ⅱ42.5R水泥，实测28d抗折、抗压强度分别为8.5、54.2MPa，富余强度较高。

李友群，等：高强混凝土骨料选择探讨

掺合料：配制高强混凝土，为了达到增强、节约水泥用量，同时改善混凝土的和易性等效果，需掺加一定数量的粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、复合矿粉等。在实际应用和研究中大多掺加比表面积为20000～25000m2/kg的硅灰。但由于我国硅灰资源有限，市场价格很高，大规模使用不可行，而且超细硅灰的需水量比高达135左右，随着硅灰的加入，高效减水剂的用量要相应增加才能保证用水量不发生变化。由于优质粉煤灰和矿渣的需水量比小于100，具有明显的减水增强作用，而且磨细矿渣活性很高，所以吴中伟[4]建议，应尽可能利用磨细粉煤灰和磨细矿渣复合掺合料的“超叠加效应”原理，对降低成本，降低水化热，改善混凝土的工作性能，增进后期强度，并提高抗腐蚀能力均有明显作用。本试验选用的复合矿粉由黄埔电厂I级粉煤灰和广东韶钢公司磨细高炉矿渣按1∶1质量比复合而成，符合GB/T18736—2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》要求。

外加剂：采用广东江门强力公司的QL-5萘系高效减水剂，浓度为30％。

3试验结果与讨论

结合泵送混凝土的广泛应用，设计28d强度达80MPa、坍落度为13～15cm的高强混凝土配合比，主要比较不同粒径、不同品种的骨料在相同水胶比和水泥用量情况下高强混凝土的性能。

高强混凝土宜选择较小的砂率，但对于粗骨料最大粒径较小的大流动性高强混凝土的砂率应适当增大，以避免出现离析现象。经过大量和易性试验，确定最大粒径为20mm的骨料砂率为38%，最大粒径为40mm的骨料砂率为34％。不同级配的骨料其混凝土配合比及28d抗压强度试验结果见表2，其中复合矿粉掺量为胶凝材料质量的20％，减水剂掺量为水泥质量的1.5％。

表2

混凝土配合比及28d抗压强度

编粒径混凝土配合比（/kg/m3水胶

）坍落

抗压

号级配度强度/mm比水泥复合矿粉

水减水剂砂碎石

/mm/MPaG-15～200.284621161626.9566210801586.1G-25～400.284361101536.556061178

1382.5G-35～400.264621161506.9559611601287.3L-15～200.284621161626.9563010281483.3L-25～400.284361101536.5557811221378.6L-35～400.26

462

116

1496.955681103

13

82.1

注：G-1、G-2、G-3使用花岗岩，L-1、L-2、L-3使用石灰岩。

比较不同粗骨料品种混凝土试块的强度可以发现，花岗

岩碎石混凝土的强度比石灰岩碎石混凝土略高，另外从试块

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