骨料對混凝土性能的影響

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淺談骨料中的有害成分及其對混凝土的影響甘肅科技2011

混凝土骨料是混凝土的重要組成成分。研究人員通常把研究重點放在水泥、水灰比、減水劑、活性礦物摻合料等方面，而忽視了占混凝土體積四分之三左右的骨料。隨著高性能混凝土的發(fā)展，骨料的重要作用才真正被研究人員所認(rèn)識和重點研究。但是以往的研究缺乏系統(tǒng)性，而且多數(shù)研究只偏重于混凝土強度，而忽視了骨料對于混凝土工作性能及耐久性能方面的影響。實際上骨料的幾何特性、物理性能、化學(xué)成分等對水泥混凝土早期的工作性能、硬化后的力學(xué)性能及耐久性能都存在不可忽視的影響。

混凝土的現(xiàn)狀與問題細(xì)骨料：粒徑在0.15-5mm，如天然砂與石屑粗骨料：粒徑大于5mm，如卵石，碎石等骨料骨料級配堿骨料反應(yīng)混凝土性能粒徑、粒型有害物質(zhì)骨料對混凝土性能的影響

粗骨料的公稱粒徑的上限為該粒徑的最大粒徑。粗骨料最大粒徑的尺寸直接影響著混凝土的工作性能和強度。粒徑、粒形對混凝土性能的影響骨料最大粒徑混凝土強度原理在5-15mm間粒徑增大強度提高粒徑增大，比表面積減小，包裹骨料所需水泥減少，在一定和易性和水泥用量條件下，需水量減少，混凝土強度提高；且粗骨料能阻礙裂縫的發(fā)展，提高斷裂韌度大于15mm粒徑增大強度降低粒徑增大，界面粘結(jié)強度下降，且粒徑過大對水泥漿約束變大，易引起水泥漿中的附加內(nèi)應(yīng)力粒形：針片狀顆粒含量過高會降低混凝土強度。骨料表面越粗糙，混凝土強度越大骨料級配對混凝土性能的影響骨料級配對混凝土的和易性、強度、抗?jié)B、耐久性等都有顯著影響級配良好1、較大的堆積密度，較小的空隙率——以減少水泥用量并保證密實度2、總表面積減小——減少濕潤骨料表面的需水量3、有少量的細(xì)顆粒——以滿足和易性的要求級配不好沒有或很少中間顆?！炷梁羞^多且不易密實的砂漿，使內(nèi)部均勻性差，強度變異性大，還會造成拌合物流動性差，離析嚴(yán)重，內(nèi)部易生成蜂窩孔洞武歷斌等用大小尺寸不同的粗骨料混合試驗得出，當(dāng)粗石子占總石子的70%時，堆積密度最大，空隙率最低，混凝土強度也最高，耐久性也好。骨料品質(zhì)的評價指標(biāo)骨料品質(zhì)的評價指標(biāo)：細(xì)度模數(shù)Mz（重要指標(biāo)）質(zhì)量指標(biāo)K（綜合指標(biāo)）質(zhì)量系數(shù)：式中K——骨料的質(zhì)量系數(shù)Mz——骨料的細(xì)度模數(shù)P——骨料的空隙體積百分率

K值越大，骨料質(zhì)量高，級配好

骨料中有害物質(zhì)對混凝土性能的影響普通混凝土受力破壞一般出現(xiàn)在骨料和水泥石的分界面上，這是常見的粘結(jié)面破壞的形式"如果骨料里面含有雜質(zhì)，必然降低骨料與水泥石之間的粘結(jié)力，造成粘結(jié)面的粘結(jié)力不夠而提早破壞。有害物質(zhì)作用機理影響含泥量過多自身是軟弱顆粒影響混凝土強度和耐久性，且影響骨料與水泥界面粘結(jié)強度降低，對收縮，抗?jié)B、抗凍均有較大影響云母吸水率高，強度及抗磨性差，吸附在骨料表面妨礙粘結(jié)，增大用水量加大混凝土收縮，降低抗凍、抗?jié)B性能有機質(zhì)妨礙水泥的水化降低混凝土強度硫化物和硫酸鹽含量過高對混凝土產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕，與水泥中的氫氧化鈣反應(yīng)生成的結(jié)晶體積膨脹使水泥石產(chǎn)生開裂而破壞石粉在骨料與水泥砂漿之間形成薄弱結(jié)合層使混凝土強度降低堿骨料反應(yīng)對混凝土的影響

堿-骨料反應(yīng)就是水泥中的堿與骨料中的活性二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的硅酸鹽凝膠而產(chǎn)生膨脹的一種破壞作用。

骨料具有堿活性是發(fā)生堿骨料反應(yīng)的必要條件。因此在對骨料的選型以前，首先要確定骨料是否具有堿活性，這可以通過各種試驗來確定。

分類能否使用處理辦法堿活性不能使用此類骨料潛在堿活性有條件的使用1、限制堿含量2、使用粉煤灰等外摻劑3、混凝土表面涂刷高分子涂料堵塞水及堿的外部通道無堿活性可以相對自由的使用

解決方案：選用骨料在考慮結(jié)構(gòu)強度的同時，注重其耐久性，按照這樣的目標(biāo)，對骨料的選擇時就必須考慮文中還提到的幾個問題：（1）不能含軟弱顆粒的骨料或風(fēng)化骨料。（2）空隙率盡可能低,這樣達(dá)到相同流動性時，水泥的用量低，混凝土的自收縮變形低，水化熱低，體積穩(wěn)定性好，對強度耐久性均好。所以混凝土用骨料，既要求級配合格，（空隙率要小），也要粗細(xì)、大小適中，所以要綜合評價骨料好壞，采用骨料質(zhì)量系數(shù)。(3)骨料的表觀密度和堆積密度要大。吸水率要低，表面要粗糙，粒形好。表觀密度大于2.65，堆積密度≥1450kg/m3。這樣可以降低骨料骨料空隙率，降低水泥漿用量，有利于流動性，耐久性和強度。吸水率小于1.0%，這說明巖石比較致密，穩(wěn)定性好。粒形方正，針片狀低，表面粗糙的石灰石碎石，或硬質(zhì)砂巖碎石。粒徑一般≤20mm。(4)骨料中應(yīng)不含泥塊，含泥量小于1.0%應(yīng)不含有機物、硫化物、硫酸鹽和石粉等雜質(zhì)。更重要的一點是無堿活性骨料。骨料強度對混凝土性能的影響

混凝土對粗骨料強度的要求，一般認(rèn)為粗骨料抗壓強度應(yīng)選擇為混凝土設(shè)計強度的2倍左右，至少應(yīng)在1.5倍以上。這對普通混凝土是容易到達(dá)的。但對于高強混凝土而言，骨料的差別對混凝土的強度影響很大。骨料能起到骨架和抵抗變形的作用，如果僅僅增加水泥用量、減小水灰比，而粗骨料的強度不提高，則對混凝土強度的提高將不大會有效果。也有人提出，對于強度小于40MPa的普通混凝土，骨料的性能不會影響混凝土的強度，認(rèn)為骨料與水泥石的界面才是影響混凝土強度的主要因素。吳中偉認(rèn)為，對于強度等級在C50--C80左右的混凝土來說，骨料本身的強度并不是最重要的。戴朝陽的試驗研究則認(rèn)為無論高強混凝土還是普通混凝土，骨料種類不同，力學(xué)性能就相差很大，但其對普通混凝土的影響要明顯小一些。而普通混凝土中，玄武巖和卵石配制的混凝土具有相同的抗壓強度，石灰?guī)r混凝土的強度較高，關(guān)于不同種類粗骨料對普通混凝土和高強混凝土抗壓、抗折、折壓比等的影響的試驗研究，得出的結(jié)論是粗骨料種類對普通混凝土的抗