粗集料特性对混凝土抗折强度影响研究

文摘 2024-09-19 07:02 河南

0.引言

由于水泥混凝土有着强度高、刚度大、耐久性好的特点，因此作为高等级路面之一在道路工程中有着比较重要的应用。混凝土抗折强度是水泥路面混凝土的主要设计指标，提高混凝土的抗折强度，可以提高混凝土耐久性、耐磨性、抗冻性等性能，这样可获得十分明显的经济效益，所以混凝土抗折强度的研究也成了水泥混凝土性能研究的重点之一。

1混凝土抗折强度影响因素分析

混凝土抗折强度影响因素有很多，主要有水泥，水灰比，粗集料特性等因素。

水泥作为胶凝材料是混凝土的重要组成部分，它的强度直接影响着混凝土的抗折强度，水泥强度越高，则胶结作用越强，可以在一定范围内提高混凝土的抗折强度。

水灰比是配置混凝土的三参数之一，水灰比越小，混凝土的强度越大，其抗折强度也有相应的提高。

粗集料作为混凝土中的重要组成部分，在混凝土中起骨架作用，其自身特性会影响混凝土抗折强度。

其中粗集料的最大粒径、颗粒级配及表面特征对混凝土抗折强度有较大影响。同样，粗集料含泥量对混凝土抗折强度也有一定程度的影响。

2粗集料特性对混凝土抗折强度的影响

2.1原材料性质

本课题所采用原材料性质测定如下：水泥的性质如表1所示。

砂采用中砂，细度模数为2.75，表观密度为2665kg/m³，级配良好。

水为自来水，符合混凝土用水规范要求。

2.2粗集料特性对混凝土抗折强度影响的实验结果分析

本课题主要从粗集料的最大粒径，级配，表面特征三个方面测定其对混凝土抗折强度的影响。

1)粗集料最大粒径对混凝土抗折强度影响的实验结果分析。实验采用配合比相同，但最大粒径不同的连续级配的骨料配置了三组试件，编号为LI，12，L3，其中L1的最大粒径为26.5mm，12的最大粒径为19mm，L3的最大粒径为9.5mm。

经过养护28d后测得其抗折强度结果见表2，图1，同时制作了三组配合比相同，但最大粒径不同的单粒径的试件，编号为01，02，03，其中01的最大粒径为26.5mm，D2的最大粒径为19mm，D3的最大粒径为9.5mm。

实验结果见表3和图2。

通过实验结果可知：

在其他因素相同只改变粗集料最大粒径时，无论混凝土用的是单级配或连续级配其抗折强度都随着最大粒径的增大而减小。

造成这种结果的原因是：

粗集料最大粒径越大，混凝土的空隙率越大，粗骨料与水泥架体间的粘结作用越小，内部结构连续性也越差，使其界面结构作用变弱，且由于水泥与粗集料弹性模量不同而在混凝土内部产生的拉应力也越大，这些因素导致了混凝土抗折强度的降低。

2)粗集料颗粒级配对混凝土抗折强度影响的实验结果分析。实验中做五组试件，编号分别为：Dl，D2，D3，LI，J1。D1号～D3号组件（单级配试件）：颗粒级配为单粒级，粒径大小分别为：26.5mm(D3)，19mm(D2)及9.5mm(Dl)的试件各一组，L1试件（连续级配）：颗粒级配根据我国GB/T14685-2011建筑用卵石、碎石规范选取5mm～20mm的连续颗粒级配（其中粒径19mm的石子占粗集料碎石总质量的10%；粒径9.5mm的石子占粗集料碎石总质量的30%；粒径4.75mm的石子占粗集料碎石总质量的60%)的试件一组，3号组件（间断级配）：颗粒级配为粒径大小在4.75mm～10mm占30%和20mm～30mm占70%的间断级配试件一组，在标准养护条件下养护28d，分别测量其抗折强度。

图3是粗集料连续级配曲线图，图4是粗集料间断级配曲线图。

混凝土抗折强度实验结果见表4.

表4中组件L1是连续级配试件，组件J1是间断级配的试件，而组件D1，D2，D3是单级配的试件。其中试件D1是9.5mm的单级配试件，试件D2是19mm的单级配试件，试件D3是26.5mm的单级配试件。

图5是粗集料颗粒级配混凝土抗折强度关系示意图。

通过实验结果可知：在其他因素相同采用连续级配的混凝土抗折强度比单级配的混凝土抗折强度要大，而填充相对密实的间断级配的混凝土抗折强度也优于单级配的混凝土。

造成这种结果的原因是：连续级配的混凝土由于填充更加密实，相对的空隙率低，强度离散性小，而且混凝土搅拌的更加均匀，所以抗折强度也高于单级配的混凝土。同样的间断级配的混凝土也比单级配混凝土填充更加密实，所以间断级配的混凝土抗折强度也优于单级配的混凝土。而间断级配混凝土一般不会比连续级配混凝土的抗折强度要高，所以配制混凝土时优先选择连续级配，条件不允许时也可选择级配相对密实的间断级配来配制混凝土。

3)粗集料表面特征对混凝土抗折强度影响的实验结果分析。均采用单粒级颗粒级配配制混凝土，粗集料粒径大小为19mm；S1组试件用碎石制作，R1组试件用卵石制作，将两组试件在标准养护条件下养护28d，分别测得其抗折强度。试验结果见表5。不同粗集料表面特性对混凝土抗折强度影响规律见图6。

通过实验结果可知：在其他因素相同只改变粗集料种类时，用碎石配制的混凝土抗折强度高于卵石混凝土。

造成这种结果的原因是：碎石表面粗糙，相对于表面光滑的卵石而言，碎石粗集料与基体间的机械咬合力更大，而且表面吸附力更大，这有利于水泥浆体基体形成较强的粘结面，这样用碎石配制的混凝土抗折强度也较大。

3结语

根据上文研究成果可以发现，粗集料特性对混凝土抗折强度有着重要影响，粗集料最大粒径不宜过大，要控制在一定范围，如粗集料最大粒径过大，那么混凝土抗折强度就会随之降低；配制混凝土时，要选择良好的粗集料颗粒级配，一般要选择密实的连续级配，而不要选择单级配，这样才能获得抗折强度高的混凝土；选择粗集料时，要选择表面粗糙的碎石，并要严格控制针片状颗粒含量，这样才能保证混凝土的抗折强度。

以上是根据本文所做实验得出的结论。通过本文的实验研究为粗集料特性对混凝土抗折强度影响的研究提供了新思路，为如何提高混凝土路用性能提供了科学的方法。

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