針片狀粗骨料對(duì)混凝土性能的影響

1、針片狀粗骨料對(duì)混凝土性能的影響潘琨廖瓊江藍(lán)志勇(廣東省物料實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中心，廣州 5本文2005年8月收到,8月改回。0080 )摘 要在工程建設(shè)中，粗骨料（碎石）是普通混凝土的主要組成部分，粗骨料（碎石）在普通混凝土中堆聚成緊密的架構(gòu)，與砂在普通混凝土起骨架作用，粗骨料（碎石）的用量約占混凝土總重量的45%，其中針片狀碎石含量的多少直接影響著混凝土的性能指標(biāo)，碎石中針、片狀顆粒過(guò)多，會(huì)影響混凝土混合料的和易性，并傾向于一個(gè)方向排列。這些顆粒易于折斷，不易振搗密實(shí)，從而影響混凝土的質(zhì)量，因此，針片狀碎石的含量對(duì)混凝土來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要。通過(guò)一系列的混凝土配合比試驗(yàn)，初步探討粗骨料中針、片狀碎石對(duì)混凝土性

2、能所產(chǎn)生的影響。關(guān)鍵詞 針片狀 混凝土性能 粗骨料碎石的顆粒級(jí)配與粒形對(duì)混凝土的和易性和強(qiáng)度性能有比較顯著的影響。顆粒級(jí)配差的碎石空隙率增大，在漿體量一定的情況下，填隙的砂漿多而包裹石頭的砂漿變少，使混凝土的包裹性、粘聚性變差，從而不利于泵送與施工。針片狀碎石增加了新拌混凝土在流動(dòng)過(guò)程中的摩擦阻力，針片狀碎石的堅(jiān)韌性比普通粒形的堅(jiān)韌性差，從而影響著混凝土的強(qiáng)度性能。研究針片狀碎石對(duì)混凝土性能的影響，有利于石場(chǎng)和用石單位有效控制碎石的質(zhì)量，從而提高建筑工程質(zhì)量。以下主要通過(guò)對(duì)C50混凝土的配比試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果的分析，觀察其中針片狀碎石的含量對(duì)混凝土的和易性及抗壓強(qiáng)度值的影響。1 試驗(yàn)方法 1.

3、1原材料的選擇（1）水泥：選用廣州某水泥廠生產(chǎn)的52.5R PO型水泥，其性能指標(biāo)見(jiàn)表1。（2）粉煤灰：選用某電廠II級(jí)風(fēng)選粉煤灰，其性能指標(biāo)見(jiàn)表2。（3）砂：其性能指標(biāo)見(jiàn)表3。（4）粗骨料：粗骨料碎石，性能指標(biāo)見(jiàn)表4。表1 水泥性能指標(biāo)品 種抗折強(qiáng)度（MPa）抗壓強(qiáng)度（MPa）3 d28 d3 d28 d52.5R PO水泥5.98.934.664.2表2 粉煤灰性能指標(biāo)等 級(jí)細(xì)度（45 m）篩余（10-2）含碳量（10-2）需水量比10-2儲(chǔ)水量（10-2）II級(jí)灰174.21020.2表3砂的性能指標(biāo)品 種細(xì)度模數(shù)含泥量（10-2）堆積密度（kg/ m3）表觀密度（kg/ m3）中砂II

4、區(qū)2.80.81 5102 608表4碎石的性能指標(biāo)顆粒級(jí)配針片狀含量（10-2）壓碎指標(biāo)（10-2）堆積密度（kg/ m3）表觀密度（kg/ m3）530 mm連續(xù)級(jí)配石137.81 5202 632（5）外加劑：選用湛江FDN-5高效減水劑。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)針片狀石的定義為凡巖石顆粒長(zhǎng)度大于該顆粒所屬粒徑的平均粒徑的2.4倍者為針狀顆粒，厚度小于平均粒徑的0.4倍者為片狀顆粒。平均粒徑指該粒級(jí)上下限粒徑的平均值。根據(jù)該規(guī)定，人工分檢出針片狀碎石，把不含針片狀的碎石（基準(zhǔn)石）與針片狀碎石分別放好，以備使用。1.2混凝土配合比設(shè)計(jì)為便于觀察針片狀碎石對(duì)混凝土性能的影響，選用C50泵送混凝土配合比（其

5、配合比列于表5），設(shè)計(jì)目標(biāo)為混凝土初始坍落度約為20 cm，擴(kuò)展度約為50 cm，和易性好，不離析表5C50混凝土配合比水膠比水泥（kg/ m3）水（kg/ m3）砂石（kg/ m3）粉煤灰（kg/ m3）外加劑（kg/ m3）砂率（10-2）容重（kg/ m3）0.373891691 06810317.2382 400不泌水。為了綜合考慮混凝土的泵送性能和經(jīng)濟(jì)成本，在強(qiáng)度保證的前提下，可摻用二級(jí)粉煤灰取代15%的水泥量，粉煤灰超量系數(shù)K=1.5，這樣既能滿(mǎn)足泵送所要求的漿體量與粘聚性，又能節(jié)省水泥和降低水化熱。外加劑使用湛江FDN-5高效減水劑，實(shí)際用水量為設(shè)計(jì)用水量減去外加劑帶入的水量高強(qiáng)

6、與高性能混凝土及其應(yīng)用第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文,1997。1.3混凝土試配在試驗(yàn)過(guò)程中，只改變碎石中針片狀碎石的用量，其他原材料認(rèn)定不變，觀察針片狀碎石對(duì)混凝土和易性的影響。試驗(yàn)情況列于表6。表6針片狀碎石含量對(duì)混凝土和易性的影響編 號(hào)針片狀比例（10-2）坍落度擴(kuò)展度1#00.21 m0.53 cm2#50.215 m0.53 cm3#100.22 m0.54 cm4#150.21 m0.53 cm5#200.20 m0.50 cm6#250.20 m0.48 cm7#300.20 m0.47 cm8#400.19 m0.45 cm從表6中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，新拌混凝土的坍落度的擴(kuò)展度，基本是隨

7、著針片狀碎石含量的增加而變小。1#混凝土中碎石不含針片狀石，其坍落度與擴(kuò)展度比較大，但和易性不好?；炷脸霾蹠r(shí)比較稀，砂漿對(duì)石的包裹性不好，有一點(diǎn)泌水離析現(xiàn)象。這是由于碎石中缺少一小部分針片狀碎石，使其級(jí)配不好而造成的，這一點(diǎn)在2#混凝土中得到驗(yàn)證。3#、4#混凝土剛出槽時(shí)，其和易性比1#和5#8#混凝土好。平常使用的連續(xù)級(jí)配碎石，其針片狀碎石含量也為10%左右。從表6中的數(shù)據(jù)和當(dāng)時(shí)試驗(yàn)情況可以看出，隨著針片狀碎石含量的增加，其和易性變差。8#混凝土中針片狀碎石含量為40%，級(jí)配非常不理想，其坍落度為19.0 cm，擴(kuò)展度只有45.0 cm，新拌混凝土出槽后，很快停止流動(dòng)，有比較明顯的泌水離析

8、現(xiàn)象。從表6數(shù)據(jù)還可以看出，針片狀碎石也影響混凝土坍落度損失和擴(kuò)展度損失，隨著針片狀碎石含量的增加，坍落度損失和擴(kuò)展損失都有一定程度的增大；但對(duì)坍落度損失的影響不太明顯，對(duì)擴(kuò)展度損失的影響比較明顯。1.4混凝土的強(qiáng)度性能對(duì)每組新拌混凝土，測(cè)完其坍落度損失和擴(kuò)展度損失后裝模成型。每組成型9塊尺寸為15 cm15 cm15 cm試模，三條尺寸為10 cm10 cm10 cm的試模，以便測(cè)試3 d、7 d、28 d混凝土抗壓強(qiáng)度值。成型后放于室內(nèi)，1d后脫模放于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室。到了28天齡期，提前幾小時(shí)從養(yǎng)護(hù)室取出，放于壓力機(jī)旁把試塊晾干，按規(guī)范操作萬(wàn)能壓力機(jī)測(cè)試混凝土的抗壓強(qiáng)度，其值列于表7。從表7的

9、數(shù)據(jù)可以看出，混凝土3d抗壓強(qiáng)度基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度表7 不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度值（MPa）齡期1#2#3#4#5#6#7#8#3 d48.346.046.248.045.847.441.040.57 d52.051.651.051.749.452.346.246.528 d62.461.558.860.059.361.353.455.4值的70%80%，符合設(shè)計(jì)要求。28 d抗壓強(qiáng)度值，除了針片狀含量較高的7#和8#達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值(58.2 MPa)外，其余都能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。從表7中數(shù)據(jù)還可以看出，混凝土3 d、7 d和28 d抗壓強(qiáng)度值隨著碎石針片狀含量的增加而降低，尤其28天抗壓強(qiáng)度

10、值，這種降低趨勢(shì)較為明顯。2 試驗(yàn)結(jié)果分析2.1新拌混凝土的和易性隨針片狀含量的增加而變差泵送混凝土，為便于泵送與施工，坍落度一般控制在20 cm左右，擴(kuò)展度控制在50 cm左右，漿體量、粘聚性適中，不離析不泌水。為使混凝土達(dá)到這種好的泵送效果，對(duì)粗骨料的質(zhì)量有一定的要求高強(qiáng)與高性能混凝土及其應(yīng)用第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文,1997。粗骨料的顆粒級(jí)配要合理，粒形要好，既要求碎石扁圓、方圓狀石頭多，又要求針片狀石頭少，這是因?yàn)榛炷猎诹鲃?dòng)過(guò)程中，扁圓、方圓狀石頭是滾動(dòng)的，摩擦阻力小，坍落度、擴(kuò)展度大，便于泵送與施工；針片狀石頭是滑動(dòng)的，摩擦阻力大，致使坍落度、擴(kuò)展度小，不利于泵送與施工。同樣重量的碎石

11、，針片狀碎石的表面積大于扁圓、方圓形碎石。針片狀碎石表面積大，吸水量也大，從而造成游離水相對(duì)少而使流動(dòng)性不好。同時(shí)，由于針片狀碎石表面積大，就需要更多的砂漿去包裹它們；但在漿體量一定的情況下，針片狀碎石含量多，卻沒(méi)有足夠多的漿體去包裹碎石。致使混凝土粘聚性不好而出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象，最終影響混凝土的泵送與施工。2.2混凝土的抗壓強(qiáng)度值隨碎石針片狀含量的增加而降低混凝土的抗壓破型，斷裂面有三種情況：第一種是從石頭與砂漿帶的粘結(jié)處斷裂；第二種是從砂漿帶中斷裂；第三種是從石頭上斷裂1?，F(xiàn)假定混凝土中除碎石以外，其他成分的品種與用量相同，只考慮碎石質(zhì)量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度值的影響。碎石的級(jí)配好和堅(jiān)韌性好，混凝

12、土的抗壓強(qiáng)度值就會(huì)高。工程中常用碎石的壓碎指標(biāo)值來(lái)表示碎石的堅(jiān)韌性。壓碎指標(biāo)值小，礦石的堅(jiān)韌性好；壓碎指標(biāo)值大，碎石的堅(jiān)韌性差。圖1是本次試驗(yàn)所用碎石針片狀含量與壓碎指標(biāo)值的關(guān)系曲線(xiàn)。9768 12壓碎指標(biāo)值10-21111020403010針片狀含量（10-2）圖1 碎石針片狀含量與壓碎指標(biāo)值的關(guān)系從圖1中可以看出，隨著碎石針片狀含量的增加，其堅(jiān)韌性變差，表明在一定壓力下，針片狀碎石比扁圓、方圓狀碎石容易斷裂。因此，隨著碎石針片狀含量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度值降低。3結(jié)語(yǔ)隨著碎石針片狀含量的增加，新拌混凝土的和易性變差。因此在混凝土的泵送與施工過(guò)程中，坍落度一般應(yīng)控制在20 cm左右，擴(kuò)展度控制在50 cm左右，漿體量、粘聚性適中，不離析不泌水；粗骨料的顆粒級(jí)配要合理，粒形也要好，盡量選擇扁圓、方圓狀石頭多的碎石，少用針片狀碎石。針片狀