反擊石在混凝土中應用的研究

何玉龍，孫碧遠，李成祥

（長春冀東水泥混凝土有限公司，吉林 長春 130031）

0 引言

隨著建筑行業的技術不斷發展，建筑結構對混凝土的工作性和強度等級要求越來越高，這就要求有合適的原材料來滿足混凝土的性能。碎石存在于混凝土中不僅起到骨架的作用，更重要的是填充空隙和減少混凝土在凝結硬化過程中產生的收縮[1]，作為主要原材料其質量對混凝土結構的強度舉足輕重。混凝土的宏觀物理力學性質、變形破壞特征和工作性很大程度上取決于粗骨料的級配等細觀結構特征[2-3]，尤其是高性能混凝土對碎石的級配要求更為嚴格。從微觀結構來看，骨料本身的幾何尺寸、形狀等因素都會影響混凝土界面區的均勻程度[4-5]。而反擊石圓潤粒形的特點在改善混凝土工作性方面脫穎而出，所以近年來反擊式破碎機在碎石破碎中得到廣泛的應用。由于其破碎的石子棱角較少，將其應用在混凝土中能改善碎石的級配，極大地改善混凝土的流動性，增加混凝土的密實度，提高混凝土的抗壓強度。本文通過實際試配試驗和理論分析，研究了反擊石在普通混凝土中的作用，為實際生產和工程應用提供理論與工程參考依據。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

水泥：唐山冀東 P·O42.5 級普通硅酸鹽水泥，性能指標見表1。

表1 水泥性能指標

粉煤灰：采用Ⅱ級粉煤灰，細度（45μm 篩余）12.5%，需水量比為 100%。

礦粉：采用 S75 級，密度 2.89g/cm3，比表面積416m2/kg，燒失量＜1.6%。

外加劑：聚羧酸系母液復配，減水率不小于 22%。

細骨料：天然河砂，細度模數 2.6，表觀密度2560kg/m3，堆積密度 1840kg/m3。

粗骨料：采用 5～25mm 連續級配的碎石和 20mm單粒級的反擊式破碎石，表觀密度 2780kg/m3，堆積密度 1640kg/m3，壓碎值＜8%。粗骨料外觀見圖1。

圖1 粗骨料顆粒

1.2 試驗方法

混凝土性能試驗方法按如按照 ASTMC305 方法，將膠凝材料、細骨料、粗骨料先攪拌均勻，再將外加劑和水混合均勻后拌合。混凝土工作性能按國家標準GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行測定。混凝土立方體抗壓強度按國家標準 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行測定，采用 100mm×100mm×100mm 立方體試件。

混凝土配合比按照表2 進行配制，采用反擊石取代碎石的方法觀察反擊石對混凝土坍落度和抗壓強度的影響。表2 中的試驗編號 1 和 7 分別作為兩組試驗的空白試驗。

表2 混凝土配合比 kg/m3

3 試驗結果與討論

混凝土性能測試結果見表3。

表3 試驗結果

3.1 反擊石對混凝土流動性的影響

對于 C30 混凝土，基準混凝土初始坍落度為220mm，當反擊石摻量分別為 10%、20%、30%、40%、50% 時，混凝土坍落度分別提高 2.3%、4.5%、9.1%、11.4%、13.6%；對于 C60 混凝土，混凝土初始坍落度為 210mm，當反擊石摻量分別為 10%、20%、30%、40%、50% 時，混凝土坍落度分別提高了 4.5%、11.4%、18.1%、13.6%、9.1%。C30 混凝土坍落度隨反擊石摻量增加而提高，C60 混凝土的坍落度在 30% 反擊石摻量時大幅度增加，超過 30% 后坍落度增加幅度下降，而且混凝土的和易性在 30% 摻量時最佳。

由此可見，反擊石摻量不高于 30% 可以在很大程度上提高混凝土的坍落度，超過 30% 時坍落度增加幅度不明顯。反擊石之所以能提高混凝土坍落度是因為反擊石粒形圓潤、棱角少，在拌合物中起到了滾珠作用，拌合時能夠減少骨料之間的摩擦力，減少拌合物之間的粘滯力，提高拌合物的流動性。在 C60 混凝土中坍落度增加幅度之所以隨著反擊石的摻量的增加而下降是因為反擊石摻量超過 30% 時破壞了碎石的級配結構，削弱了碎石在拌合物中的滾珠效應。而 C30 混凝土的砂率較大，有足夠的砂漿包裹粗骨料。

3.2 反擊石對混凝土強度的影響

由圖2 可見，反擊石摻量在 10%、20%、30%、40%、50% 時，C30 混凝土 28 天抗壓強度與空白試驗比分別提高了 4.2%、5.9%、8.7%、8.4%、9.0%，C30混凝土在反擊石 30% 摻量之前強度增長幅度較大，摻量超過 30% 后其抗壓強度增加幅度趨于平穩。C60 混凝土 28 天抗壓強度與空白試驗相比分別提高了 2.6%、8.3%、10.5%、7.9%、7.6%。在 30% 摻量時抗壓強度達到最大值 10.5%，而超過 30% 摻量后強度增加幅度逐漸減小。由此可見，隨反擊石可在一定程度上提高混凝土的抗壓強度。

圖2 反擊石摻量對混凝土 28 天抗壓強度的影響

反擊石圓潤粒形使其可以均勻地分布在漿體中，可以更加均勻的承受外部荷載。混凝土抗壓強度在反擊石摻量超過 30% 后增加幅度較小，這是因為反擊石取代部分碎石首先減少了碎石中的針片狀含量，使混凝土振搗時更容易填充密實，提高了混凝土的密實性。但當反擊石摻量過高時破壞了粗骨料級配結構的穩定性，反而影響了混凝土的密實度，所以強度增加幅度會減小。綜上，反擊石可在一定程度上提高混凝土的流動性和抗壓強度，但摻量不宜超過 30%。

4 結論

（1）反擊石圓潤粒形可在一定程度上提高混凝土的流動性，尤其是當摻量在 30% 時顯著提高了 C60 混凝土的坍落度，最大可提高 18.1%，隨著反擊石摻量進一步提高 C60 混凝土坍落度增加幅度逐漸減小。

（2）C30 和 C60 混凝土抗壓強度隨反擊石摻量增加逐漸提高，小于 30% 摻量之前抗壓強度增加幅度呈線性增加，在 30% 摻量時 C60 抗壓強度增加幅度達到最大值為 10.5%，超過 30% 摻量時混凝土的抗壓強度提高幅度減小。所以建議混凝土用反擊石摻量應控制在30% 以內。

[1]宋少民，郭丹，李莉．碎石非常不規則顆粒對混凝土性能的影響[J]．建筑技術，2017,3(48):320-321．

[2]石建光，許岳周，葉志明．骨料級配對混凝土性能影響的細觀分析[J]．工程力學，2009,26 (4):134-138．

[3]潘峰，黨發寧，師俊平，等．級配與骨料率對混凝土力學行為的影響[J]．西安農林科技大學學報，2017,3(45): 218-225．

[4]孔麗娟，陳延軍．骨料級配對混合骨料混凝土性能的影響[J]．混凝土，2013 (6) :43-46．

[5]謝麗霞，夏志遠，李俊震．粗骨料級配對普通和高強度等級機制砂混凝土性能的影響[J]．價值工程，2013,32(5): 46-48．