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科普 | 混凝土原材料—骨料

日期: 2019-12-04
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(一)碎石和卵石

碎石和卵石都可以作为粗骨料用来拌制混凝土,两者形成过程不同性质也有所差别。碎石通常由人工破碎而成,界面粗糙、多棱角,比表面积较大,与水泥粘结性能好。卵石是在河水的作用下,多年冲刷、碰撞形成的表面光滑,多为圆形或椭圆形颗粒与水泥粘结性能较差。

在使用卵石和碎石配制混凝土的过程中,很多人夸大了碎石与水泥浆的粘结性能,忽视了卵石对混凝土拌合物工作性的有利方面,统一使用相同水胶比配制混凝土造成碎石混凝土强度高于卵石混凝土的结论。虽然卵石的表面过于光滑,没有碎石粗糙的棱角,造成与水泥浆的粘结力降低,但通过合理的配合比设计,在混凝土的坍落度、含气量、凝结时间及泌水性能都达到了相应规范的要求条件下配制出合格的高强混凝土也是可能的。


(二)骨料强度

在混凝土中骨料与胶凝材料之间相互协调对混凝土的强度产生贡献,然而在高强混凝土中水泥石强度的提高以及界面性能的大幅度改善,其强度提高的瓶颈在于所使用的粗骨料。一般而言,配制混凝土时所选取的粗骨料强度都应比对应的设计强度要高一些,但具体高出多少有着不同的规定。《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中规定岩石的立方体抗压强度要比新配制的混凝土强度高20%,《混凝土质量控制标准》GB50164-2011中规定了高强度混凝土所用粗骨料的母岩单轴抗压强度应至少应比混凝土设计强度高出30%,而《公路桥涵施工技术规范》JTGF50-2011中规定岩石的抗压强度与混凝土强度等级的比值不应小于1.5。对于高强混凝土较小的水胶比,混凝土中水泥石强度较高,所以要求粗骨料的强度也要相应提高。对此,许多地区所生产的粗骨料是不能很好的满足其规定的。一般来说,无论普通混凝土还是高强混凝土,应选用密实坚硬的岩石来作为混凝土粗骨料使用。

(三)最大粒径

骨料的粒径大小对混凝土的工作性能和经济效益都有一定的影响,当骨料体积一定时,骨料粒径增加,小颗粒数量相对降低,总比表面积减小,包裹在骨料表面所需的水泥砂浆也将会变少,能节约生产混凝土的成本。从这个意义上说,粗骨料的粒径应尽量选用大一些的。但并不是粒径越大越好,一是粒径越大,颗粒内部缺陷存在的几率越大;二是粒径越大,颗粒在混凝土拌合中下沉速度越快,造成混凝土内颗粒分布不均匀,进而使硬化后的混凝土强度降低,特别是流动性较大的泵送混凝土更加明显。

当水胶比一定时,砂石用量和粒径影响混凝土中界面过渡区的厚度和数量,对混凝土的强度及渗透性有影响。当水胶比较大时,粗骨料粒径对强度的影响不显著,水胶比越低,影响越大;水泥用量越大,粗骨料粒径越大混凝土强度越低,粒径越小强度越高。水比越大,骨料的粒径越大,对渗透性影响越明显,混凝土抗冻性也越差。


(四)粗骨料含泥量

含泥量作为粗骨料品质的一个重要指标,能够反映出粗骨料的生产技术水平,粘土、粉尘等杂质常包裹于骨料的表面,形成一层粘结能力很弱的薄膜,降低粗骨料与水泥砂浆的粘结力,对混凝土强度造成了不利影响。此外,粘土、粉尘等含量较多时还会增加混凝土的徐变以及干燥收缩,影响混凝土的抗渗性进而降低混凝土的耐久性。而泥块对混凝土的影响与粘土基本相同,但由于通常泥块颗粒较大,在混凝土中易形成薄弱区或者较大的缺陷,会对混凝土的性能产生更为不利的影响。


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