机制砂粒型对混凝土性能的影响研究.pdf

钎 巍 中 国 科 技 核 心 期 刊 机索 Ij 砂粒型对混凝士牲能的影晌研究 张琨健 ( 福建省建筑科学研究 院， 福建省绿色建筑技术重点实验室 ， 福建 福州3 5 0 0 2 5 ) 摘要 ： 从研究机制砂粒型的表征方式入手， 介绍了机制砂粒型系数的建模及计算方法， 测试了不同粒型机制砂颗粒的粒型系 数 ， 研究 了不 同粒 型机制砂对混凝土性 能的影响。试验结果表 明， 利用粒型系数来表征的机制砂粒型特 征与肉眼观察到 的机制砂粒 型特征相一致； 随着机制砂粒型系数的增大， 机制砂混凝土的坍落度和强度降低， 电通量和早期开裂面积增大。通过控制机制砂的 粒型系 数可以指导机制砂厂家 改进生产工艺 ， 生产 出粒型较好 的机制砂 ， 同时也可 以指 导混凝土生产企业 选用粒型较好 的机 制砂 产 品， 改善机制砂 混凝 土的性 能。 关键词 ： 机制砂： 粒型； 粒型系数； 混凝土 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 1 7 0 2 X( 2 0 1 5 ) 0 8 0 0 1 7 04 S t u d y o n t h e e f f e c t o f ， s g r a i n t y p e o n p r o pe r t i e s o f c o n c r e t e ZHANG Ku J a n ( F u j i a n A c a d e my o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， F u j i a n P r o v i n c i a l K e y L a b o r a t o r y o f G r e e n B u i l d i n g T e c h n o l o g y ， F u z h o u 3 5 0 0 2 5 ， F u j i a n ， C h i n a ) Abs t r ac t ： I n t h i s a r t i c l e， we s t ud y f r o m t h e c h a r a c t e r i z a t i o n me t h o d s o f ma n u f a c t u r e d - s a n d s g r a i n t y p e， i n t r o d u c e t h e mo d e l i n g a n d c a l c u l a t i o n me t h o d s o f t h e ma n u f a c t u r e d- s a n d S g r a i n t y p e f a c t o r ， a n d d o r e s e a r c h o n d i f f e r e n t gra i n t y p e f a c t o r i mp a c t i n g o n t h e p e r f o r man c e o f ma n uf a c t u r e d s a nd c o n c r e t e Th e r e s u l t s s h o we d t h at us i n g g r a i n t y p e f a c t o r t o c h a r a c t e r i z e t h e gra i n t y p e i s c o n s i s t e n t wi t h t h e v i s u a l l y o b s e r v e d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e gra i n t yp e Wi t h t h e g r a i n t y p e f a c t o r S i n c r e a s i n g， t h e c o n c r e t e S s l u mp a n d s t r e n g t h d e c r e a s e ， an d t h e e l e c t r i c flu x a n d e a r l y c r a c k i n g a r e a i n c r e a s e Gr a i n t y p e f a c t o r c a n b e u s e d t o g u i d e ma n u f a c t u r e r s t o i mp r o v e t h e t e c h n o l o g y t o p r o d u c e s and s w i t h b e t t e r g r a i n t ype， a l s o i t c a n gui d e c o n c r e t e p r o d u c e r s t o s e l e c t g o o d s a n d s wi t h g o o d gra i n t ype ， i n o r d e r t o i mp r o v e t h e p e r f o r m an c e of manu f a c t u r e d s a n d c o n c r e t e Ke y wor d s： man ufa c t ur e d s a n d， gra i n t y p e， gra i n t yp e f a c t o r ， c o n c r e t e 目前已有不少研究关于粗骨料碎石针片状颗粒含量对混 凝土性能的影响【 l - 引 ， 但对细骨料机制砂颗粒外形特征( 以下 称为粒型) 对混凝土影响的研究却较少。 机制砂作为混凝土中 的细骨料， 其针片状颗粒的含量直接影响细骨料的空隙率， 通 常针片状颗粒越多， 其空隙率越大， 对混凝土拌合物用水量、 水泥用量、 和易性、 泵送性、 强度、 耐久性等都有影响4 1 。现有 的针对机制砂颗粒粒型的研究主要有两大方向：一是直接利 用数字图像分析软件5 - 6 1 对颗粒正面投影的颗粒轮廓图像各 个参数进行分析以表征颗粒粒型；二是通过利用颗粒流动时 间法【7 】、 间隙率法 或者比表面积法髑 等间接手段测试颗粒粒 型特征。 若只对颗粒图像的正面投影轮廓进行分析， 则无法涵 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 0 5 ； 修 订 日期 ： 2 0 1 5 0 4 0 9 作者简介： 张琨健， 男， 1 9 8 5年生， 福建福卅 1 人， 硕士， 工程师。地址 福建省福州 市仓 山区金塘 路 5 2号， E - m a i l ： 7 2 0 2 1 7 2 q q c o rn。 盖颗粒厚度方向的特征信息，即无法对片状颗粒的特征进行 表征； 用流动时间法、 间隙率法表征， 则存在表征结果不显著、 试验误差大、 重复性差等情况； 而用比表面积法则存在试验操 作复杂， 且不能与肉眼观察到的粒型特征紧密相关的问题。 本 文从直观的颗粒粒型特征出发，通过引入颗粒厚度方向的特 征来计算机制砂颗粒的平均长径比，用以表征机制砂的粒型 特征。 目 前机制砂的生产加工水平参差不齐，有些机制砂甚至 是生产碎石后的石屑经过简单的筛分制得。由于其母岩矿物 和材质不同， 加工机械与工艺不同， 导致颗粒外形差别很大， 造成有些机制砂颗粒多呈细长状， 有些则多呈方圆状。 本文引 入粒型系数来表征机制砂的外形特征，从一定程度上可以反 映出机制砂颗粒的外形特征是偏细长状还是偏方圆状，也间 接反映了机制砂颗粒的生产原材料的性质和机械加工水平的 高低。 NE W BUl L Dl NG MAT E RI AL S 1 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张琨健： 机制砂粒型对混凝土性能的影响研究 计了如下试验。选择混凝土基准配合比( k g m ) 为： m( 水泥) ： m( 砂) ： m( 碎石) ： m( 水) = 4 3 6 ： 7 5 9 ： 9 6 5 ： 2 4 0 。水泥选用海螺牌 P 0 4 2 5 ； 碎石采用某大型碎石厂产的5 3 1 5 m m连续级配花 岗岩碎石； 水选用自 来水。 每种机制砂均将颗粒级配调整为 区中砂， 石粉含量控制在 1 0 左右。机制砂混凝土拌合物的 坍落度按照G B 厂 I 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ( 普通混凝土拌合物性能试验 方法标准 进行测试； 机制砂混凝土抗压强度( 试件尺寸 1 5 0 m m x l 5 0 m m x l 5 0 m m ) 按照G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( ( 通混凝土力 学性能试验方法标准 进行测试； 机制砂混凝土的电通量( 圆 柱形试件， 直径 1 0 0 m m 、 高度5 0 ra m ) 以及早期抗裂性( 试件 尺寸 8 0 0 m m x 6 0 0 m m x l 0 0 ra m ) 按照G B 厂 r 5 0 o 8 2 _ _ 2 0 0 9 普通 混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 进行测试， 结果如 表2 所示。 表 2 不同粒型 系数机制砂混凝土的性能 机制砂样 机 制砂 坍落度2 8 d抗压电通量平均开裂面积 编号 粒型系数 ram 强度 MP a C ( mm2 m 2 ) 从表2 可以看出， 随着机制砂粒型系数增大， 其配制的机 制砂混凝土拌合物坍落度减小， 2 8 d 抗压强度降低， 电通量和 早期抗裂性能( 以平均开裂面积表示) 则呈增大趋势。 尤其是机 制砂样 B ， 在整形前后粒型系数变化显著， 由4 1 下降到3 6 ， 相应的机制砂混凝土的坍落度、 抗压强度、 电通量和早期抗裂 性也有显著变化。混凝土坍落度的增大可以提高混凝土的工 作性， 对同 样坍落度要求的混凝土而言， 使用粒型较好的机制 砂可以减少混凝土拌合用水量， 同时节省水泥用量。 机制砂的 粒型改善后， 机制砂的比表面积减小， 且多数机制砂的间隙率 也呈减小 趋势， 故而混凝土拌合物的保 水性 会有所改 善， 且同 样的水泥浆量可以将骨料填充得更密实，所以会降低机制砂 混凝土的电通量， 提高早期抗裂性能。 综上可知： ( 1 ) 整形后对砂颗粒粒型的改善明显， 减少了 s 针片状颗粒的含量， 对提高机制砂混凝土拌合物的和易性、 保 水性及密实性等方面贡献较大； ( 2 ) 机制砂的粒型与混凝土的 性能息息相关，使用粒型较好的机制砂有助于改善混凝土的 拌合物性能和物理性能。 4 结论 通过研究机制砂粒型特征的表征方式入手，介绍了机制 砂粒型系数的建模及计算方法，引入重复性计算进行算法的 验证， 测试了不同粒型机制砂颗粒的粒型系数， 并与肉眼观察 得到的颗粒特征进行了对比分析，研究了不同粒型的机制砂 对混凝土性能的影响， 主要结论如下： ( 1 ) 机制砂粒型系数可 以较好地反映机制砂的粒型特征，与肉眼观察到的机制砂粒 型特征相一致； ( 2 ) 粒型较好的机制砂对混凝土拌合物的工作 性有改善作用， 同时可以改善机制砂混凝土的保水性， 提高混 凝土密实性， 对混凝土电通量、 早期抗裂性能有改善作用。 因 此， 通过测试机制砂的粒型系数对机制砂颗粒的粒型特征进 行表征， 不仅可以指导生产厂加工出粒型较好的机制砂， 同时 还可以指导混凝土生产厂选用粒型较好的机制砂产品， 在减 少水泥用量、 改善混凝土性能等方面意义深远。 参考文献： 1 梁汝恒 ， 刘星 ， 林礼跃 粗骨料 粒型对混凝土 性能的影响 J 1 _ 混凝 土与水泥制品， 2 0 1 4( 6 ) ： 1 1 - 1 3 2 】 徐海 军， 文梓芸 人工碎石骨料 的针 片含 量及基本粒型对泵送混 凝土性能的影响啪 混凝土 ， 2 0 0 1 ( 6 ) ： 5 3 5 6 【 3 徐 飞 粗骨料颗粒型状评定方法 的研 究 J 扬州大学学报 ， 2 0 0 5 ， 5 ( 2 )： 6 l 一 6 3 4 蒋正武， 任启欣 ， 吴建林 ， 等 机制砂 特性及其在混凝土 中应用 的 相关 问题研究叨 新 型建筑材料 ， 2 0 1 0 ( 1 1 ) ： 1 - 4 5 】 王立华， 詹镇峰， 刘佳 基于D I P技术的灰岩、 花岗岩及砂岩人工 砂粒型特征比较研究 J 】 _水利发电学报， 2 0 1 4 ， 3 3 ( 1 ) ： 1 6 1 1 6 5 6 】 周丰 机制砂混凝 土早龄期热膨胀系数研究【 D 】 福州： 福州 大学， 2 01 0 【 7 J T G E 4 2 -2 0 0 5 ， 公路工程集料试验规程 S 】 8 】 季韬， 李锋， 庄一舟， 等机制砂比表面积对混凝土性能的影响 J 混凝 土， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 8 0 8 2 A 征订启事 本社有少量 2 0 0 2 年、 2 0 0 3 年、 2 0 0 4年、 2 0 0 5 年 、 2 0 0 7 年 、 2 0 0 8 年、 2 0 0 9 年、 2 0 1 0 年、 2 0 1 1 年、 2 0 1 2 年 2 0 1 3 年以及 2 0 1 4 年全年精装合订本， 8 0 元 套， 欢迎订购。 新型建筑材料 杂志社 2 0 新型建筑材料 2 0 1 5 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m