骨料对140MPa强度等级混凝土性能的影响研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 1期 1 月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C ONCRE T E AND C E MENT P RODUC T S 2 01 5 No 1 J a n u a r y 骨料对 1 4 0 MP a强度等级混凝土 性能的影响研究 彭 园, 高育欣, 吴 雄, 程宝军, 林家超, 蒋佳宁, 贾丽莉 ( 中建商品混凝土有限公司 , 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要 : 骨料种类 、 级配、 最大粒径 、 粒形及砂率均能影响超 高强混凝 土的工作性 能和抗 压强度。 试验 结果表 明 , 选用最 大粒 径为 1 6 m m 且 1 0 1 6 mm碎 石 占
2、 7 0 的 卵碎 石为骨料 ,采取 4 0 的砂率 配制的 自密实混凝土标 准试块 9 0 d抗 压 强 度 能 达 到 1 4 5 8 MP a 。 关键词: 超高强混凝土; 哥料; 工作性能 A b s t r a c t : Wo r k a b i l i t y a n d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f u l t r a h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e( U H S C ) c a n b e a f f e c t e d b y a g g r e g e t y p e ,
3、a g g r e g a t e g r a d a t i o n ,a g g r e g a t e ma x i mu m gra i n s i z e ,gra i n s h a p e a n d s a n d r a t i o Re s u l t s s h o w tha t U HS C h a s t h e w o r k a b i l i t y o f s e l f c o mp a c t i n g a n d a c h i e v e s 1 4 5 8 MP a c o mp r e s s i v e s t r e n gth a t 9
4、 0 d a y s wh e n c h o o s i n g p e b b l e s w h o s e m a x i m u m s i z e i s 1 6 m m a n d w i t h 7 0 c o n t e n t o f 1 0 1 6 m m i n s i z e s i n e p a r t i c l e s a s c o a l e a g g r e g a t e a n d 4 0 s a n d r a - t i o Ke y wo r d s : Ul t r a - h i g h s t r e n g t h c o n c r
5、 e t e ; C o a r s e a g g r e g a t e ; Wo r k a b i l i t y 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献标识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 0 1 - 1 5 - 0 4 0前言 作 为水泥浆体、 砂 、 石的复合材料 , 混凝 土性能 并非 由单一基体相决定 1 - 2 。在超高强混凝 土出现 前 , 由于骨料强度 高于基体相和界面强度 , 普通混 凝土的性能主要由基体相决定 。随着高效减水剂 的 发展 ,水泥基体相力学性能得到大幅提高,抗压强 度 、 断裂韧性和弹性模
6、量逐渐超过粗骨料。承压时, 骨料及周 围界面层受压破坏几率增加 , 骨料对超高 强混凝土强度的影响增大 , 基体相和骨料相的协 同 作用变得 明显 。超高强混凝土中基体相与集料相 性能相匹配时, 混凝土性 能达到最佳 。为此 , 本文研 究了骨料品种 、 粒径 、 颗粒形状等对混凝土工作性 能和抗压强度的影响 , 总结出骨料对超高强混凝土 性能 影 响 的规律 。 1 原材 料 1 1 粉料 水泥 为湖北 某水泥 厂生产 的 P 1 1 5 2 5级水 泥 , 其性能见表 1 ; 微珠为天津某新材料科技有限公 司生产 , 矿粉为湖北鄂钢 $ 9 5矿粉 , 硅灰为 四川 朗 天加密硅灰 。粉料
7、物理性能参数见表 2 。 1 2 骨料 细骨料 : 洞庭湖河砂 , 细度模数 2 7 , 表 观密度 基金项 目: 中建股份科技资助项 目( C S C E C 一 2 O 1 3 - Z 一 3 1 ) 。 表 1 水 泥的基本性 能 表 2 水泥和矿物掺合料 的物理性能 2 6 2 0 k g m , 含泥量 0 5 ; 粗骨料 : 武汉石灰石 , 通山 玄武岩 , 京 山辉绿岩 , 重庆卵碎石 , 表观密度 2 8 8 0 k m , 含泥量 石灰石 辉绿岩 卵 碎石 。 由图 1可知 , 相 近级 配和粒径条件 下 , 不 同骨 料配制 的混凝土抗压强度高低依次为 :卵碎石 辉 一 1
8、 6一 绿岩 石灰石 玄武石。综上 , 以卵碎石为骨料配制 的超高强混凝土具有最佳工作性能及抗压强度。 3 2 骨料最大粒 径对超高强混凝土工作性 能和强 度 的影 响 骨料粒径 越大 , 等质量下 比表面积越 小 , 所需 包裹的砂浆总量也越少 。胶材量一定时 , 大粒径骨 料的选用能减少用水 量提高混凝土强度 , 但是骨料 粒径过大容易造成混凝土 内部颗粒分布不均 , 增大 内部缺陷存在几率 , 故配制高强混凝土一般选用的 骨料粒径较小。国外一般认为 , 其最大粒径不宜超 过 l O m m 或 1 5 mm,我 国 现 行 规 范 规 定 为 不 超 过 3 1 5 ra m, 通常取
9、2 0 2 5 mm, 超高强混凝 土骨料最大 粒径 理应 更小 嘲 。 选 取 最 大 粒 径 分 别 为 2 5 ra m、 2 0 m m, 1 6 mm、 1 0 mm的卵碎石作为骨料。适当调整级配使之完全 符合 J G J 5 2 2 0 0 6 普通混凝土用砂 、 石质量及检验 方法标准 的要求。按照前述配合 比配制超高强混 凝土 , 其工作性能测试结果见表 5 , 抗压强度测试结 果 见 图 2 。 表 5骨 料 最 大粒 径 对 超 高 强 混 凝 土工 作 性 能 的 影 响 善 想 出 最 大 粒 径 ram 图 2 骨料最大粒径对超高强混凝土抗压强度 的影 响 由表 5可
10、知 ,骨料最大粒径为 1 6 m m和 2 0 m m 时 , 倒筒时间小于 1 0 s , 粘度较低 ; 最大粒径为 1 0 m m 时 , 倒筒时间为 l 6 8 s , 粘度增大 , 流动性差。究其原 因, 砂浆总量不变时 , 骨料粒径越小 , 包裹骨料的浆 体越薄 , 骨料 间摩擦力越大 , 混凝土粘度也越大 ; 骨 料最大粒径为 2 5 mm时 , 混凝土流动性大 , 粘度小 , 但碎石下沉导致匀质性差 。 由图 2可知 , 骨料最大粒径为 1 6 ram时, 混凝土 2 8 d和 9 0 d龄期抗压强度最高 , 分别为 1 2 9 9 MP a和 学兔兔 w w w .x u e
11、t u t u .c o m 彭园 , 高育欣 , 吴雄 , 等 骨料对 1 4 0 M P a强度等级混凝土性能的影响研究 1 4 4 8 MP a 。 当骨料最大粒径为 2 5 ra m时, 混凝土内部 缺陷增多 , 抗压强度急剧降低 。综上 , 粗骨料最大粒 径宜为 1 6 ram。 3 _ 3 骨料级配对超 高强混凝土工作性能和强度的 影 响 级 配较好 的骨料具 有较大 的堆积密 度和较小 的孔隙率 , 相同配比下浆体厚度大, 粘度小 。 采用 5 一 l O mm( J 石 ) 和 1 0 1 6 mm( 大石 ) 两种单粒径碎石按 比例混合 , 测试其堆积密度 , 并用作混凝土粗
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