劉圍，都增延，丁華柱，陳源偉

（1重慶市東毅新型建材有限公司，重慶 401334；2重慶建工新型建材有限公司，重慶 400012；3重慶筑能建材有限公司，重慶 400713；4重慶志達(dá)欣建材有限公司，重慶400037）

混凝土作為一種重要的結(jié)構(gòu)材料，其用量越來(lái)越大。而在混凝土的整個(gè)體積中，骨料的體積含量一般在60%以上，所以骨料的質(zhì)量對(duì)混凝土來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的。骨料不僅能夠限定混凝土的強(qiáng)度，而且骨料的性質(zhì)也能夠大大地影響混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)性能[1]。最初，為經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)，人們把骨料看成是一種惰性材料，用于填充在整個(gè)水泥漿中。然而骨料并非沒(méi)有活性，骨料的種類不同，其所含的化學(xué)成分也不同，當(dāng)骨料和水泥等接觸時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生相應(yīng)的影響?；炷潦且环N復(fù)合材料，其性能取決于各組分的性能和它們之間的相互作用。當(dāng)混凝土中的基體相和骨料相的性能相互協(xié)調(diào)時(shí)，各組分的最大潛能才能夠充分發(fā)揮，進(jìn)而混凝土的性能得以提高。

骨料作為混凝土的一個(gè)組成部分，其性能對(duì)新拌混凝土有重要的影響。陳習(xí)云[2]等人的研究結(jié)果表明，新拌混凝土的坍落度隨碎石中針片狀含量的增加而變小。李樹(shù)山[3]等人的研究指出，粗骨料粒徑越大，新拌混凝土的坍落度變大。巴恒靜等人[4]研究了骨料物性對(duì)混凝土早期自收縮的影響。戴朝陽(yáng)[5]等人研究表明隨著粗骨料壓碎值指標(biāo)增大，混凝土強(qiáng)度下降。該試驗(yàn)主要研究了粗骨料種類及體積含量對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土工作性和早期強(qiáng)度的影響，為粗骨料能在工程中更好應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

1.1.1 水泥

試驗(yàn)選用重慶拉法基水泥有限公司生產(chǎn)的拉法基普通42.5R水泥，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 水泥的化學(xué)成分/%

1.1.2 礦物摻合料

試驗(yàn)中使用的礦物摻合料為礦粉和硅灰，各摻合料的參數(shù)如表2、表3所示。

表2 礦粉性能參數(shù)

表3 硅灰性能參數(shù)

1.1.3 細(xì)集料

細(xì)骨料采用重慶某攪拌站提供的骨料，其性質(zhì)如表4所示。

表4 細(xì)骨料性質(zhì)

1.1.4 粗骨料

試驗(yàn)用粗骨料為石灰石碎石、破碎卵石和玄武巖。3種粗骨料的顆粒級(jí)配相同。

（1）石灰石碎石。試驗(yàn)中粒級(jí)為5～10mm和粒級(jí)為10～20mm的石灰石碎石均采用歌樂(lè)山產(chǎn)石灰石碎石，表觀密度為2670kg/m3，含泥量分別為0.7%和0.5%。

（2）破碎卵石。試驗(yàn)用破碎卵石小石（粒級(jí)5～10mm）和破碎卵石大石（粒級(jí)為10～20mm）用重慶長(zhǎng)江破碎卵石，顆粒級(jí)配與石灰石相同，表觀密度為2670kg/m3，壓碎值指標(biāo)為5.4%。

（3）玄武巖。試驗(yàn)用玄武巖采用四川廣安產(chǎn)的玄武巖碎石，粒級(jí)為5～10mm、10～20mm，顆粒級(jí)配與石灰石相同，表觀密度為2710kg/m3，壓碎值4.0%。

1.1.5 高效減水劑

采用聚羧酸系高性能減水劑，減水率為30%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以石灰石碎石為粗骨料配制基準(zhǔn)組混凝土C0，分別用破碎卵石和玄武巖作為粗骨料配制混凝土組C1和C2，試驗(yàn)配合比見(jiàn)表5。改變粗骨料的體積含量，使其體積含量分別為40%、35%、45%，分別記為V0、V1、V2組。 試驗(yàn)水膠比都為0.25，試驗(yàn)配合比見(jiàn)表6。

表5 不同粗骨料種類試驗(yàn)配合比

表6 不同體積含量試驗(yàn)配合比

2 結(jié)果分析

2.1 粗骨料種類對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的影響

2.1.1 粗骨料種類對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土工作性能的影響混凝土拌合后測(cè)定其坍落度和擴(kuò)展度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同粗骨料種類混凝土的工作性能

圖1 不同粗骨料的高強(qiáng)高性能混凝土的強(qiáng)度發(fā)展

圖2 不同粗骨料種類高強(qiáng)高性能混凝土的彈性模量

2.1.2 粗骨料種類對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量的影響

試件成型1d后拆模，置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)3d、7d和28d，測(cè)試其抗壓強(qiáng)度和28d彈性模量，結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

由圖1可知，高強(qiáng)高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度在早期的發(fā)展速率比較快，3d抗壓強(qiáng)度就可達(dá)到28d的65%～75%，7d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到28d抗壓強(qiáng)度的72%～80%，而其在后期的發(fā)展緩慢，呈現(xiàn)一種先快后慢的發(fā)展規(guī)律。比較3種不同粗骨料混凝土的強(qiáng)度可知，保持其他條件不變的情況下，玄武巖配制的混凝土強(qiáng)度較其他兩種骨料的高，這是由于玄武巖的強(qiáng)度比石灰石和卵石的強(qiáng)度都高，對(duì)高強(qiáng)混凝土來(lái)說(shuō)，在水膠比適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)水膠比降低，水泥石的強(qiáng)度提高，當(dāng)水泥石和粗骨料的界面粘結(jié)強(qiáng)度比較高時(shí)，粗骨料就可能成為薄弱環(huán)節(jié)，這樣粗骨料的強(qiáng)度越大，其配制的混凝土強(qiáng)度也越高。而石灰石和卵碎石配制的混凝土強(qiáng)度發(fā)展十分接近，這是由于其本身的強(qiáng)度相差不大，只是石灰石配制的混凝土強(qiáng)度稍稍大于卵石配制的混凝土強(qiáng)度，這主要是石灰石表面粗糙，與水泥石的結(jié)合力強(qiáng)造成的。

由圖2可知，在保持其他條件相同時(shí)，用玄武巖配制的混凝土的彈性模量比石灰石、卵碎石配制的混凝土的彈性模量大。而粗骨料的彈性模量亦是玄武巖最大，說(shuō)明在其他條件不變的情況下粗骨料的彈性模量越大，其配制的混凝土的彈性模量也越大。

2.2 粗骨料體積含量對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的影響

2.2.1 粗骨料體積含量對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土工作性的影響

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 不同粗骨料體積含量對(duì)混凝土的工作性影響

由測(cè)試結(jié)果可知，在保持水膠比不變的情況下，隨著粗骨料體積含量逐漸增大，新拌混凝土的流動(dòng)性逐漸降低。當(dāng)粗骨料的體積含量小時(shí)，混凝土中的膠凝材料用量較大，骨料和水泥漿的界面少，骨料間的水泥漿含量大，故混凝土的流動(dòng)性良好。而隨著粗骨料的體積含量增大，骨料間的水泥漿減少，骨料之間相互搭接，故混凝土的流動(dòng)性隨粗骨料體積含量增大而降低。

2.2.2 粗骨料體積含量對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度及彈性模量的影響

將不同粗骨料體積含量的混凝土拌合成型后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)，測(cè)試其3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如下。

圖3 粗骨料體積含量不同時(shí)高強(qiáng)高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度

由圖3可知，隨著粗骨料的體積含量增大，混凝土的7d抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)不同值，但是其28d抗壓強(qiáng)度卻基本相同。其原因是當(dāng)粗骨料體積含量少時(shí)，混凝土中粗骨料周圍的砂漿比較多，粗骨料在砂漿中處于“懸浮”狀態(tài)，隨著粗骨料體積含量的增大，粗骨料間的砂漿含量逐漸減少，骨料間搭接緊密，混凝土的抗壓強(qiáng)度增大，但是粗骨料體積含量過(guò)大，骨料間的砂漿進(jìn)一步減少，骨料與砂漿粘結(jié)作用降低，抗壓強(qiáng)度減小。但是到28d齡期時(shí)，混凝土中大部分反應(yīng)已完成，當(dāng)高強(qiáng)混凝土中砂漿和界面強(qiáng)度比較高時(shí)，混凝土的抗壓破壞為穿粗骨料破壞，故粗骨料種類一定的條件下，由其配制的混凝土28天抗壓強(qiáng)度趨于相同。

圖4 粗骨料體積含量不同時(shí)高強(qiáng)高性能混凝土的彈性模量

由圖4可知，粗骨料體積含量為45%的混凝土的彈性模量明顯大于體積含量為35%和40%的彈性模量。究其原因可能是由于隨著粗骨料體積含量的增大，水泥漿減少，混凝土中粗骨料之間的距離變小，粗骨料在混凝土中搭接更緊密，這樣使得混凝土剛度變大，彈性模量變大。

3 結(jié)論

（1）粗骨料為玄武巖的混凝土工作性最好。混凝土中粗骨料體積含量不同時(shí)，粗骨料的體積含量越小，新拌混凝土的工作性越好。

（2）混凝土中粗骨料為玄武巖時(shí)，混凝土彈性模量和抗壓強(qiáng)度最大。當(dāng)混凝土中粗骨料體積含量不同時(shí)，混凝土后期強(qiáng)度基本不受影響；混凝土中粗骨料體積含量為45%的彈性模量大于混凝土中粗骨料含量為35%和40%的彈性模量。

[1]楊再富.粗集料對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D].重慶：重慶大學(xué),2005:126.

[2]陳習(xí)云，胡習(xí)范，胡習(xí)鋒，等.粗骨料對(duì)混凝土性能的影響[J].商品混凝土，2010（5）:39-41.

[3]李樹(shù)山，高丹盈.粗骨料粒徑對(duì)卵石混凝土抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究[J].混凝土，2013（2）:59-61.

[4]巴恒靜，張武滿.集料物性對(duì)商品混凝土早期自收縮的影響[J].商品混凝土，2004（2）:10-14.

[5]戴朝陽(yáng)，陸洪建，陳兵.集料與混凝土力學(xué)性能關(guān)系研究[J].江西建材，2000（1）:13-17.