粗骨料粒径对卵石混凝土抗压强度影响的试验研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 2 期 (总 第 2 8 0 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 3 ( To t a l No 2 8 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M _ATE RI AL AND ADM I NI CL E 粗骨料粒径对卵石混凝土抗压强度影响的试验研究 李树 山 1 2 。高丹盈 , ( 1 郑州大学 新型建材与结构研究中心,河南 郑州 4 5 0 0 0 2 ;2 华北水利水 电学院,河南 郑州 4 5 0 0 4 5 ) 摘要: 通过 5 4 个 1 5 0 m mx l 5 0 m mx l 5 0 m m、 1 8 个
2、 2 0 0 m mx 2 0 0 m mx 2 0 0 i n l n和 7 2 个 1 5 0 m mx l 5 0 m mx 3 0 0 m r n 卵石混凝土试件 的抗压强度试验, 探讨了粗骨料粒径、 水灰比和龄期对混凝土抗压强度的影响。 试验结果表明: 随着粗骨料最大粒径的增大, 抗压强 度随之降低; 水灰比越小, 混凝土抗压强度的粗骨料粒径效应越明显; 龄期增加 , 混凝土抗压强度的骨料粒径效应无显著变化 。 关键词: 卵石混凝土 ;粗骨料 ;骨料粒径;抗压强度 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0
3、 1 3 ) 0 2 0 0 5 9 0 3 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n t h e i n f l u en c e o f c o a r s e a g gr e g a t e s i z e o n b o ul d e r c on c r e t e c o mpr e s s i v e s t r e n g t h LIS hu - s h a h1 ,2 GAO Da n- y i n g ( 1 Re s e a r c hCe n t e r o f Ne wBu i l d i n gMa t e ri a
4、l a n dS t r u c t u r e , Z h e n g z h o uUn i v e r s i t y , Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 2, C h i n a ; 2 N o r t hC h i n a U n i v e r s i tyo f Wa t e r C o n s e r v a n c yand E l e c t r i c P o w e r , Z h e n g z h o u 4 5 0 0 4 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h r o u g h t hr e e g r
5、o u p e x p e ri me n t s o n 5 4 s p e c i me n s wi t h t h e d i me n s i o n s 1 5 0 mmxl 5 0 mmx l 5 0 mi l l , 1 8 o f 2 0 0 mmx 2 0 0 mmx 2 0 0 n 1m an d 7 2 o f 1 5 0 mmxl 5 0 mmx 3 0 0 mm r e s p e c t e f f e c t e d o f c o a r s e a g g r e g a t e s i z e wa t e r c e me n t r a t i o a
6、 n d a g e s o n t h e c o n c r e t e c o m- p r e s s i v e s tre n g t h we r e s t u d i e d T h e e x p e r i me n t r e s u l t s s h o we d t h a t t h e c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h d e c r e a s e d wi t h the i n c r e a s e o f the ma xi mu m s i z e o fc o ars e a
7、 g gre g a t e, c o a r s e a g g r e g a t e s i z e a ffe c t e d o fc o n c r e t e c o mp r e s s i ve s t r e n g t h we r e mo r e a p p are n t a s t h e r a t i o o fwa - t e r - c e me nt wa s d e c r e a s e d wi m t h e i n c r e a s e o fa g e c o nc r e t e c o mp r e s s i v e s tre n
8、g t h o ft h e a g g r e g a t e s i z e e ffe c t h a d no s i g n i fic ant c ha ng e s Ke y w o r d s : b o u l d e r c o n c r e t e ; c o a r s e a g gre g a t e ; a g gre g a t e s i z e ; c o mp r e s s i v e s tr e n g t h 0 引 言 卵石骨料是水工混凝土 中常用 的组成材料之一 , 占混 凝土体积的6 0 8 0 , 其中粗骨料占据 4 0 以上 1 _ 。
9、 在承 受压力荷载时, 混凝土内部通过粗骨料间的传递力 , 不仅 提高混凝土的强度, 还能改善混凝土的变形性能嘲 。 已有研 究表 明 , 粗骨料粒径对混凝土性能有一定影 响。 一方面 , 粗骨料粒径越大, 拌合物需要水泥浆越少 , 当工作性及水 泥用量一定时 , 混凝土强度随粗骨料粒径增大而增加 ; 另一 方面 , 随着粗骨料粒径增 大 , 粗骨料 比表面积减小 , 黏结强 度下降 , 并且较 大粗 骨料对 水泥浆变化阻力增大 , 易于引 起水泥浆中的附加应力 , 导致混凝土强度降低, 而这种作 用在混凝土 中更 明显 。 吴历斌 o3 认为 , 在一定水泥用量 和砂 率的情况下, 混凝土的
10、强度存在粗骨料最大粒径效应 , 粗骨 料最佳最大粒径为 2 0 ml n 。 吴科如等 7 1 用声发射技术研究 粗骨料尺寸分布对混凝土力学性能的影响, 混凝土抗压强度 随着粗骨料最大粒径的提高而增大, 但粒径超过 1 5 mm后 混凝土强度又缓慢下降。 粗骨料粒径对混凝 土强度 的影响较 为复杂 , 已有研究 收稿 日期:2 0 1 2 0 8 - 2 5 基金项目:郑州市科技领军人才计划项 目( 1 1 2 P L J R C 3 5 4 ) 成果多针对碎石骨料 , 而对 于卵石骨料还没有进行系统研 究 。 为此 , 本研究通过室 内试验 , 在卵石骨料掺量相同的前 提 下 , 考虑粗骨料
11、级配 、 水灰 比、 龄期 3个因素 , 分析卵石 粗骨料级配对混凝土抗压强度 的影响规律 , 为工程应用提 供试验参考资料。 1 试 验 概 况 试验采用郑州天瑞水泥有限公司生产的天瑞牌P 0 4 2 5 级水泥, 其物理力学性能指标见表 1 。 细骨料为天然河砂 , 细度模数为 3 0 。 减水剂为河南省建筑材料研究院生产的 高效减水剂 F D N 1 。 引气剂为杭州 中野天然植物科技 有限 公司生产的Z Y 9 9 新型引气剂。 混凝土配合比如表 2 所示。 试验所用的粗骨料分别是为卵石 , 对连续级配的粗骨料进行 人工筛分 , 得 到 5 1 0 mm、 1 0 2 0 m i l
12、l 、 2 0 - 4 0 m n 、 4 0 6 0 ra i n 4 种粒径区间的卵石骨料 , 骨料级配组合比例如表 3 所示。 表 4为卵石骨料物理性能 , 粒径为 5 6 0 mm, 其 比表面 积为 0 1 5 7 m 2 k g , 当粒径为 5 4 0 ml n 、 5 2 0 m m、 5 1 0 mm 时 , 则比表面积分别为 0 2 0 1 、 0 3 7 8 、 0 6 9 6 m 2 k g , 分别增大 2 8 、 1 40 7 、 3 4 3 - 3 。 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 普通硅酸盐水泥性能指标 表 3
13、卵石骨料级配组合比例 2 试验 结果分析 2 1 坍 落度 昆 凝土拌合物的坍落度与粗骨料最大粒径的关系曲 线如图 1 所示。 试验结果表 明, 其他条件相 同而粗骨料粒径 变化时, 粗骨料的粒径越大, 新拌混凝土坍落度越大。 分析 原 因, 当粗骨料用量相 同时 , 随着粗骨料粒径的增大 , 骨料 中的小颗粒含量降低 , 骨料总比表面积减小, 需要包裹其表 面的水泥浆量减少 , 在骨料之间起润滑和流动作用 的水泥 浆量增加, 拌合物的坍落度增大。 最大骨料粒径为1 0 ton i 的 混凝土拌合物的坍落度不足 2 5 r n i n , 试件成型较为困难。 粗骨料最大粒径 ra m 图 1
14、卵石骨料粒径对新拌混凝土坍落度的影响 2 2 抗压 强度 混凝土抗压强度与粗骨料粒径的变化规律如图 2 5 6 O l l二 = = l 螽 。卜 。 醴 I1 塞 s 。 卜一 f _ 卜一 一 l 20 l O 2 0 4 0 6 0 粗骨料最大粒径 mm 图2 水灰比 0 5卵石混凝土立方体抗压强度 图 3 45 交3 5 硝 蝠 2 5 暴 l5 l O 2 0 4 0 粗骨料最大粒径 mm 水灰比 0 4卵石混凝土立方体抗压强度 1 0 2 0 4 O 粗骨 料最大粒 径 m m 图 4 水灰比 0 5卵石混凝土轴心抗压强度 粗骨料最大粒径 mm 图 5 水灰比 O 4卵石混凝土轴心
15、抗压强度 所示。 随着养护龄期的增加, 混凝土抗压强度逐渐增大。 当 水灰比和粗骨料掺量不变时, 混凝土抗压强度均表现出随 如 如 、 嘿 椒悄 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 粗骨料粒径增 大而减 小的规律 。 图 2 、 3表明 , 比表面积越 大 , 在 骨料用 量相同的情况下 , 界面黏结强度越高且界面 区受力更趋均匀, 混凝土抗压强度也越高。 此外, 骨料粒径 越小, 则在混凝土中骨料下部形成的孑 L 隙越小、 越少 , 同时 在界 面区 由于水 泥石 的硬 化收缩产 生的裂缝 也越小 、 越 少 , 这些都对提高混凝土的抗压强度有利。 以骨料最大粒径
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