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集料又名骨料，有粗細(xì)之分，是混凝土的主要組成材料，其主要作用是控制膠凝材料在凝結(jié)硬化過程中由于干縮濕脹而產(chǎn)生的體積變化和骨架支撐，粗集料粒徑一般在4.75mm 以上，例如碎石、卵石等，而粒徑在4.75mm 以下則為細(xì)集料，如天然砂等，粗集料的理化性質(zhì)決定其對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度具有重要影響。

1 粗集料強(qiáng)度對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

1.1 不同粗集料強(qiáng)度在相同基體條件下對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

混凝土可劃分為高強(qiáng)混凝土、中強(qiáng)混凝土和低強(qiáng)混凝土等多個(gè)等級(jí)，而每個(gè)等級(jí)由于結(jié)構(gòu)存在差異，導(dǎo)致其力學(xué)行為不同，在研究集料強(qiáng)度對(duì)混凝土不同齡期的抗壓強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，利用絕對(duì)體積法確定配合比，使各級(jí)混凝土中含有的集料體積固定，與此同時(shí)保證集料的外形、最大顆粒、級(jí)配等性能處于基本相同的狀態(tài)，此情況中混凝土強(qiáng)度的差異將主要受粗集料的強(qiáng)度決定，選擇水泥、河砂、粗集料、外加劑和水五種強(qiáng)度差異明顯的集料分別在鋼集料、碎石、砂漿、陶粒、加氣砼和無集料基體中試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在配合比用水量一致的前提下，混凝土的性能仍存在差異，鋼集料混凝土在重力作用下有較大可能坍落，而陶粒和加氣混凝土坍落的可能性相對(duì)較小，鋼集料的強(qiáng)度明顯高于其他集料，而其配置的混凝土抗壓強(qiáng)度也最高，但不同齡期的混凝土其增長(zhǎng)的幅度有限，由此可見在高強(qiáng)基體條件下，混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)與粗集料的強(qiáng)度呈正比例關(guān)系，但在抗壓強(qiáng)度提升至一定范圍將終止，當(dāng)混凝土中粗集料的強(qiáng)度非常不理想時(shí)，其只要稍許提升強(qiáng)度就可以推動(dòng)混凝土的抗壓強(qiáng)度大幅提升，而粗集料的強(qiáng)度超出高強(qiáng)度混凝土?xí)r，混凝土的齡期將不再影響混凝土的抗壓強(qiáng)度，其變化非常不明顯;在中強(qiáng)度混凝土中，當(dāng)集料強(qiáng)度低于基體強(qiáng)度時(shí)，同樣提升集料強(qiáng)度可改善基體強(qiáng)度，但基體強(qiáng)度過低，就不可能達(dá)到改善混凝土抗壓強(qiáng)度的目的;在低強(qiáng)混凝土中，與前兩種級(jí)別中表現(xiàn)一致，由此可見，粗集料與基體強(qiáng)度差異過高，會(huì)導(dǎo)致其剛度差異加大，對(duì)混凝土進(jìn)行水化硬化，集料通常保持不變形，而基體卻進(jìn)行干縮濕脹變化，那么接觸區(qū)會(huì)生成一定的附加內(nèi)應(yīng)力，在荷載作用下，會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低［1］。

1.2 相同粗集料在不同基體條件下對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

把鋼集料、碎石、陶粒混凝土集料分別被處于不同基體中，觀察混凝土抗壓強(qiáng)度的變化實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，隨著混凝土齡期的增加，鋼集料混凝土的比強(qiáng)度差距會(huì)逐漸縮小，當(dāng)齡期達(dá)到三天時(shí)比強(qiáng)度差距可以忽略，而齡期達(dá)到91 天時(shí)，基體強(qiáng)度和比強(qiáng)度呈現(xiàn)出反比例關(guān)系，高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度要明顯高于中強(qiáng)和低強(qiáng)級(jí)別［2］。在碎石集料實(shí)驗(yàn)中，高強(qiáng)混凝土中的碎石集料在水泥基體強(qiáng)度逐漸提升的過程中會(huì)轉(zhuǎn)變成為混凝土中的軟弱成分，不僅不能再提升混凝土的抗壓強(qiáng)度，反而會(huì)成為混凝土整體中的薄弱點(diǎn)，而中強(qiáng)混凝土，由于其荷載程度在碎石的可承受范圍內(nèi)，所以其混凝土的強(qiáng)度仍有上升空間，而低強(qiáng)混凝土中含有的水泥成分少，使碎石的添加受限;在陶粒集料實(shí)驗(yàn)中，由于陶粒屬于軟弱集料，當(dāng)水泥基體與集料的強(qiáng)度基本持平時(shí)，通過改善基體強(qiáng)度而提升混凝土的抗壓強(qiáng)度效果并不明顯，而兩者都有上升空間或存在一定強(qiáng)度差異時(shí)，其可以通過水泥基體的增加，使混凝土強(qiáng)度得到提升［3］。

2 粗集料其他性能對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

2.1 粗集料體積率對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

當(dāng)以水灰比為定量時(shí)，由于高強(qiáng)混凝土中集料和水泥基體的強(qiáng)度差異要明顯低于普通的混凝土，所以當(dāng)體積發(fā)生變化時(shí)，對(duì)混凝土整體的強(qiáng)度并不會(huì)產(chǎn)生大幅度的波動(dòng)，所以粗集料的體積率對(duì)高強(qiáng)度混凝土的影響要明顯低于普通混凝土，而水泥基體的強(qiáng)度要高于粗集料，所以當(dāng)粗料體積率降低時(shí)混凝土的強(qiáng)度反而會(huì)增加，即粗集料的體積率與混凝土的強(qiáng)度成反比;當(dāng)以水泥用量為定量時(shí)，在高強(qiáng)混凝土中，由于水泥量一定，其中含有的砂子被水泥包裹的狀態(tài)會(huì)受到影響，使混凝土中所含的空隙數(shù)量增多，集料體積率的增加會(huì)使混凝土抗壓強(qiáng)度增大;而在中強(qiáng)混凝土中，由于其含有的砂子增多，內(nèi)部會(huì)形成大量的空隙，基體整體的強(qiáng)度都會(huì)下降，集料的強(qiáng)度不能對(duì)混凝土強(qiáng)度起到明顯的作用;低強(qiáng)混凝土和中強(qiáng)混凝土同理，所以粗集料的體積率對(duì)其不能產(chǎn)生明顯的影響［4］。

2.2 粗集料顆粒形貌對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

在超高強(qiáng)混凝土中，摩擦力較大的破碎卵石會(huì)使混凝土的流動(dòng)性下降，所以其混凝土的抗壓強(qiáng)度要明顯高于光滑卵石混凝土，而且這種差異會(huì)隨著齡期的延長(zhǎng)而持續(xù)擴(kuò)大，粗集料的形貌對(duì)高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度具有直接的影響;而在高強(qiáng)混凝土中，由于水泥基體在前期和后期的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生明顯的變化，而破碎卵石由于破碎后面積增加，與水泥基體的接觸面積也會(huì)隨之增加，所以其強(qiáng)度差異在后期會(huì)比前期更大，但通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在破碎卵石混凝土自身強(qiáng)度檢測(cè)中，不同時(shí)間段，其強(qiáng)度并未發(fā)生明顯的改變，也就是說齡期自身變化并不會(huì)直接影響集料形貌對(duì)混凝土的作用，這種結(jié)論在光滑卵石的實(shí)驗(yàn)中同樣可以證實(shí);在中強(qiáng)混凝土中，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)水灰比確定在0.5 時(shí)，破碎卵石和光滑卵石混凝土的抗壓強(qiáng)度差異最為明顯，當(dāng)水灰比超出0.5 并保持增長(zhǎng)時(shí)，兩種混凝土的抗壓強(qiáng)度將會(huì)縮小，集料形貌的影響程度變小，而在此過程中混凝土自身的齡期變動(dòng)并不會(huì)產(chǎn)生大的變化;在低強(qiáng)混凝土中，受水泥基體影響，兩種集料形貌混凝土抗壓強(qiáng)度并無明顯差異［5］。

2.3 粗集料級(jí)配方式對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

通過粗集料級(jí)配方式對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在高強(qiáng)混凝土發(fā)展早期，連續(xù)級(jí)配與混凝土抗壓強(qiáng)度之間并沒有明顯的差異，當(dāng)齡期超過一個(gè)星期后，由于缺少中間顆粒，相比連續(xù)級(jí)配形式單粒級(jí)配的粘結(jié)面積縮小，在基體強(qiáng)度上升到一定水平后，混凝土受重力影響會(huì)向下沉，使其均勻性受到影響，強(qiáng)度的弱勢(shì)就會(huì)逐漸顯現(xiàn)，兩者的強(qiáng)度差距開始加大;在中強(qiáng)混凝土中，連續(xù)級(jí)配和單粒級(jí)配的拌合物流動(dòng)性基本持平，但連續(xù)級(jí)配的和易性卻明顯高于單粒級(jí)配，在早期就可以顯現(xiàn)，而且會(huì)隨著齡期的延長(zhǎng)而加大，這不僅是因?yàn)閱瘟＜舷鲁翆?dǎo)致混凝土均勻性變差而造成的，而且中強(qiáng)混凝土在成型養(yǎng)護(hù)的過程中會(huì)產(chǎn)生較大的泌水量，這會(huì)在直徑較大的顆粒集料表面形成水膜，使兩種混凝土的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生明顯差異;在低強(qiáng)混凝土中，由于所含的水分明顯減少，單粒級(jí)配的成型過程難度較大，但兩種級(jí)配的混凝土在抗壓強(qiáng)度方面并未有明顯的差異，雖然連續(xù)級(jí)配混凝土在后期會(huì)稍許高于單粒級(jí)，但通常忽略不計(jì)。

3 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，粗集料的強(qiáng)度、體積率、顆粒形狀、最大顆粒直徑、級(jí)配方式等性能對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度都有較大的影響，但要想通過粗集料加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度需要有特定的條件限制，這就需要在進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度升級(jí)的過程中有專業(yè)的人員參與，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提升，人們對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的要求逐漸提升，所以針對(duì)粗集料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響研究仍將持續(xù)進(jìn)行。

［1］梁天宇.粗集料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響的研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2014.

［2］李進(jìn)力，馬建.粗集料的體積率對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響［J］.公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2015，06(01):117-119.

［3］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)，2015.

［4］楊再富，錢覺時(shí)，唐祖全，梁天宇.粗集料強(qiáng)度對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究［J］.混凝土，2014，01(12):23-25.

［5］房艷偉.片麻巖粗集料壓碎值特性及對(duì)混凝土性能的影響研究［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2010.