粗骨料级配对机制砂混凝土性能的影响

1、粗骨料级配对机制砂混凝土性能的影响0.引言水泥混凝土是一种由硬化水泥浆体，砂及粗骨料组成的复合材料。目前，砂主要分为天然砂和机制砂。近年来随着天然砂资源的过度开采和社会对生态环境的重视，天然砂逐渐被机制砂替代。然而，机制砂通常具有粒型较差、石粉含量高、颗粒级配不连续等缺点，因此利用机制砂配制的混凝土容易产生泌水、离析等不良现象，进而影响混凝土的力学性能及耐久性。在实际生产中，机制砂的颗粒形状、粒径、颗粒级配及坚固性等性能都难以改变。在水泥混凝土中，粗骨料约占混凝土体积的40%50%，粗骨料的力学性能、堆积密度及表面形状等直接影响混凝土的力学性能及耐久性。因此，可以通过设计混凝土中的粗骨料级配，

2、使粗骨料与机制砂实现颗粒的连续级配，提高机制砂混凝土的工作性及力学性能，进而推广机制砂混凝土的实际工程应用。本文在机制砂混凝土的抗压强度满足C40强度等级的基础上，通过优化粗骨料级配，研究粗骨料级配对混凝土的坍落度、扩展度和抗压强度的影响，提出最佳粗骨料级配，技术路线简单、易实现，并为机制砂混凝土的实际生产提供参考。1原材料及试验方法1.1原材料（1）水泥重庆富皇水泥有限公司生产的PO42.5水泥，标准稠度用水量为28.5%，比表面积为30260cm2/g，初凝时间为160min，终凝时间为215min，化学成分分析结果见表1。（2）粉煤灰贵州明川粉煤灰有限公司生产的II级粉煤灰，45m方孔筛

3、筛余量为29.9%，其化学成分分析见表1。（3）机制砂贵州秀印五分部2号砂石料场生产的机制砂，细度模数为2.9，含泥量小于1%，亚甲蓝值为0.8g/kg，石粉含量为8.8%，压碎指标值为20%，机制砂的筛分曲线见图1。由图1可知，所生产的机制砂符合贵州地区标准（DB240162010）I区砂的要求。（4）粗骨料贵州秀印五分部2号沙石料场生产的525mm粗骨料，含泥量为0.5%，针、片状颗粒含量为3.5%，压碎值为18.8%，堆积密度为1520kg/m3，表观密度为2706kg/m3。（5）减水剂广东红墙新材料股份有限公司生产的CSP-10聚羧酸高性能减水剂，含固量为20%2%，减水率为28%。

4、1.2试验方法根据JGJ552011普通混凝土配合比设计规程设计抗压强度满足C40等级要求的机制砂混凝土，得出配合比如表2。粗骨料空隙率测试按照JTGE422005公路工程集料试验规程进行；新拌混凝土工作性能按照GB/T500802016普通混凝土拌和物性能试验方法标准进行测试；抗压强度测试按照GB/T50081普通混凝土力学性能试验方法标准进行。注：表中外加用量为：3.72实验结果与分析在粗骨料连续级配的条件下，设计不同的粗骨料级配，其结果见表3。2.1粗骨料的空隙率在连续级配颗粒中，粒径相对较大的颗粒首先占据一定的体积空间，粒径相对较小的颗粒填充于大骨料之间的空隙中。良好的骨料级配具有较低

5、的空隙率，可以降低混凝土中水泥的用量，提高混凝土的体积稳定性。粗骨料级配对空隙率与堆积密度的影响如图2所示。由图2可以看出，当510mm粒径的粗骨料含量为5%时，随着1016mm粒径的粗骨料含量的增加，粗骨料的堆积密度增大，空隙率逐渐减小。当510mm粒径的粗骨料含量相同时，A组空隙率B组空隙率C组空隙率，C组堆积密度为1535kg/m3，空隙率为43.3%。此外，当1016mm粒径的粗骨料含量为45%时，随着510mm粒径的粗骨料含量的增加，粗骨料的空隙率先减小再增大。当510mm粒径含量为10%、1016mm粒径含量为45%、1625mm粒径含量为45%时，粗骨料堆积密度最大，空隙率最低，

6、即E组的空隙率为42.5%，表观密度为1555kg/m3。2.2机制砂混凝土的工作性机制砂颗粒通常表面粗糙、棱角多，且级配不良，在配制混凝土时，导致用水量相对较大，容易出现离析现象，因此机制砂混凝土的工作性通常较差。粗骨料级配对机制砂混凝土的坍落度及扩展度的影响见图3，4。由图3可以看出，粗骨料级配对机制砂混凝土的坍落度及扩展度具有显著的影响。当510mm粒径的粗骨料含量为5%时，随着1016mm粒径的粗骨料含量的增加，混凝土的坍落度和扩展度都增大；当510mm粒径的粗骨料含量为10%时，E组的工作性最佳，扩展度为410mm，坍落度为200mm；当1016mm粒径的粗骨料含量为45%时，机制砂

7、混凝土的坍落度均大于其他几组；当1620mm粒径的粗骨料含量为70%时，混凝土的坍落度及扩展度均最低。这说明粗骨料的紧密堆积程度会显著影响机制砂混凝土的工作性，其拟合关系如图4。从图4可以看出，粗骨料空隙率与机制砂混凝土的坍落度及流动度具有显著的线性关系，说明粗骨料的紧密堆积能改善混凝土的工作性。这主要是由于混凝土粗骨料提供骨架作用，浆体包裹骨料的表面并填充空隙中，混凝土的工作性主要是由骨料表面包裹的浆体提供，粗骨料实现紧密堆积，可以减小填充空隙的浆体用量，包裹在骨料表面的浆体增多，因此骨料间滑动摩擦力降低，颗粒间相对容易滑动，工作性得到改善。2.3 机制砂混凝土的抗压强度混凝土是一种由硬化水

8、泥石和骨料组成的两相复合材料，骨料约占混凝土体积的60%70%。在混凝土中，粗骨料主要提供了骨架作用，其紧密堆积程度显著影响混凝土的力学性能，图5为粗骨料级配对混凝土抗压强度的影响。从图5可以看出不同粗骨料级配的混凝土各龄期强度差异均较大，当粗骨料空隙率最小时，即E组的机制砂混凝土的抗压强度最高，3d，7d，28d，90d抗压强度分别为30.7，35.6，45.6，51.2 MPa。由图2可知A组堆积密度最低，空隙率最大，粗骨料级配最差。相比A组，E组机制砂混凝土3d抗压强度提高14.6%，7d抗压强度提高10.9%，28d抗压强度提高10.9%，90d抗压强度提高20.4%，说明粗骨料级配对

9、混凝土抗压强度影响较大，特别是后期抗压强度（90d）。主要原因是混凝土抗压强度受硬化水泥浆体与骨料性能两方面影响。水泥早期水化时，硬化浆体数量较少，不能有效地填充混凝土的空隙，此时抗压强度是由骨料提供；水泥水化后期，水化速率降低，硬化浆体结构稳定形成，混凝土的抗压强度主要受骨料和硬化浆体两个因素影响，水化产物逐渐填充空隙中，进一步提高了骨料的紧密堆积程度，因此抗压强度得到显著提高。3 结语（1）粗骨料的级配显著影响其空隙率及堆积密度，当粗骨料中510mm粒径的粗骨料含量为10%、1016mm粒径的粗骨料含量为45%、1625mm粒径的粗骨料含量为45%时，粗骨料的紧密堆积程度最大，其表观密度为

10、1555 kg/m3，空隙率为42.5%。（2）当1016mm粒径的粗骨料含量为45%时，510mm粒径的粗骨料含量为515%，1620mm粒径的粗骨料含量为40%50%，机制砂混凝土的坍落度为190200mm、扩展度在395410mm。（3）优化粗骨料级配，可以降低骨料堆积的空隙率，改善机制砂混凝土的坍落度及扩展度。当粗骨料堆积的空隙率最低时，机制砂混凝土坍落度可达200mm、扩展度可达410mm。（4）降低粗骨料的空隙率，可以提高混凝土的抗压强度。当粗骨料空隙率最小时，机制砂混凝土抗压强度最高，其3d、7d、28d和90d抗压强度分别为30.7，35.6，45.6和51.2MPa，抗压强度

11、满足C40等级要求。质量保证措施一具体质量目标本合同段质量确保一次性验收合格率100%，不允许出现不合格工程，坚决杜绝不合格项目，不论是自检，还是业主监理的中检、抽检、终检，随机检查都达到100%的合格率，率取良好的信誉。二质量控制机构和创优规划质量管理领导小组是整个工程质量管理的最高领导机构，由项目经理、项目技术负责人、质检员、专业工长组成，制定整个工程质量控制计划、方针、措施。公司技术质量科直接介入抓现场质量管理。施工队所属各施工班组根据自己的创优任务，拟定项目工程具体的分项实施计划，责任到人，严格要求，全员全过程质量控制。三强化质量意识，健全规章制度1建立施工组织设计审批制度(1)施工组

12、织设计必须由公司技术质量科编制，经营科、安全科、材料科科长会签，总工程师审核，再报监理工程师与业主代表审阅。(2)施工组织设计必须在工程实施前15天报监理工程师和业主工程部。(3)施工组织设计必须经各级审批并最后由监理工程师审批后，并且按审批意见进行修改完善，方可进行施工。2技术复核、隐蔽工程验收制度(1)技术复核应在施工组织设计中编制技术复核计划，明确复核内容、部位、复核人员及复核方法。(2)技术复核结果应填写分部分项工程技术复核记录，作为施工技术数据归档。(3)凡分项工程的施工结果被后道施工所覆盖，均应进行隐蔽工程验收。隐蔽验收的结果必须填写隐蔽工程验收记录。3技术、质量交底制度技术、质量

13、的交底工作是施工过程基础管理中一项不可缺少的重要工作内容，交底必须采用书面签证确认形式，具体可分为以下几方面：(1)项目经理必须组织项目部全体人员对图纸进行认真学习，并同设计代表联系进行设计交底。(2)施工组织设计编制完毕并送业主和总监审批确认后，由项目经理牵头，项目技术负责人组织全体人员认真学习施工方案，并进行技术、质量、安全书面交底，列出关键分部工程和施工要点。(3)本着谁负责施工谁负责质量、安全工作的原则，施工员、安全员在安排施工任务同时，必须对施工班组进行书面技术质量、安全交底，必须做到交底不明确不上岗，不签证不上岗。4三级验收及分部分项质量评定制度(1)分项工程施工过程中，质量检查员

14、必须督促班组做好自检工作，确保当天问题当天整改完毕。(2)分项工程施工完毕后，质量检查员必须及时组织班组进行分项工程质量评定工作，并填写分项工程质量评定表交技术负责人确认，最终评定由公司的技术质量科专职质量员检定。(3)项目经理部每月组织一次班组之间的质量互检，并进行质量讲评。(4)公司的技术质量科对每个分项进行不定期抽样检查，发现问题以书面形式发出限期整改指令单，项目质量检查员负责在指定期限内将整改情况以书面形式反馈到公司的技术质量科。5现场材料质量管理(1)严格控制外加工、采购材料的质量。各种地方材料、外购材料到现场后必须由项目质量检查员和材料员进行抽样检查，发现问题立即与供货商联系，直到

15、退货。(2)搞好原材料二次复试取样、送样工作。水泥必须取样进行物理试验；其它原材料也必须取样进行试验，有效期超过三个月的水泥必须重新取样进行物理试验，合格后方可使用。6计量器具管理(1)公司的技术质量科负责所有计量器材的鉴定、督促及管理工作。(2)现场计量管理器具必须确定专人保管、专人使用。他人不得随意动用，以免造成人为的损坏。(3)损坏的计量器必须及时申报修理调换，不得带病工作。(4)计量器具要定期进行校对、鉴定；严禁使用未经核对过的量具。7工程质量奖罚制度(1)遵循“谁施工、谁负责”的原则，对各施工管理人员，班组进行全面质量管理和追踪管理。(2)凡各班组、施工管理人员在施工过程中违反操作规程，不按图施工，屡教不改或发生了质量问题，项目部有权对其进行处罚，处罚形式为整改停工，罚款直至赶出本工地。(3)凡各班组、施工管理人员在施工过程中，按图施工，质量优良且达到优质，项目部对其进行奖励，奖励形式为表扬、表彰、奖金。(4)项