粗骨料級配對自密實性能的影響

【摘要】自密實混凝土的最大優勢在于自密實、免振搗，因而提高自密實性能，是設計自密實混凝土時最重大的目標。聯系賓漢姆方程，降低拌合物的屈服剪切應力τy和粘性系數η，就能夠提高拌合物的自密實性。而要想降低τy和η，則可通過調節配合比來實現，例如：調節水膠比、使用優質礦物摻合料、改善骨料級配、合理使用外加劑等措施。本文主要討論粗骨料級配對自密實混凝土工作性的影響，即配合比參數與自密實性能的關系。

【關鍵詞】粗骨料；自密實性能

粗骨料對自密實混凝土的流動性、穩定性和耐久性等性質均有明顯影響，因此，自密實混凝土對粗骨料的粒型、最大粒徑、級配等的要求更為嚴格。根據JGJT 283-2012 自密實混凝土應用技術規程，配制自密實混凝土，粗骨料宜采用兩個單粒級配或連續級配，最大公稱粒徑不超過25mm，針片狀顆粒含量不超過8%，含泥量不超過1%，泥塊含量不超過0.5%。若粗骨料級配不好，則容易離析、泌水，降低自密實性，影響強度。針片狀顆粒容易成為硬化混凝土內的薄弱處，形成斷裂層，降低強度和耐久性，而且若含量過高，其特殊的粒型容易阻礙拌合物的流動，降低自密實性能。

粗骨料粒徑增大，將引發兩種不同的效果：

①粗骨料整體的比表面積降低，客觀上起到了增大水泥漿含量的作用，在用水量不變的條件下，可以提高混凝土的拌合物的流動性，使混凝土具有較大的坍落度哦；

②顆粒內部出現缺陷的幾率隨之增加，石子間的接觸也在增加，從而增大了流動阻力，同時，砂漿對石子沉降的限制作用有限，粗骨料在拌合物中沉降速度加快，容易造成離析和泌水，從而降低自密實性和力學性能。

本實驗將小石子（5～10mm碎石）和大石子（10～20mm碎石）按一定比例混合使用。通過調節小石子：粗骨料的質量比，探索研究粗骨料粒徑對自密實混凝土自密實性的影響，并確定一個最為合理的比例，這個比例就是①、②兩種相反作用效果所達到的平衡點。

所有相關的實驗組配合比及部分自密實性詳見與表1。由圖1可知，C04組小石子：粗骨料（質量比）的比值為0.2，即小石子含量很少，大石子含量很高，此時拌合物有明顯離析、泌水，從而導致自密實性降低，在機械振搗下才能入模成型。隨著該比值的增加，坍落度與擴展度均有明顯增加，T500時間明顯下降，即自密實性顯著提高。直至比值為1時，效果最佳，亦即在全部過程中，上述第②種效果始終處于支配地位，其作用強于第①種效果。根據這一結論，后續實驗如無特別聲明，均全部使用小石子（5～10mm碎石）。

在圖1中，盡管坍落度、擴展度曲線的上升趨勢明顯，但總體上來說，該系列實驗的自密實效果均不理想。其中C03、C04組甚至因流動度太小，無法擴展成直徑500mm的圓盤，測不出T500的值，如圖2～3所示。

作者簡介：

馮建學，就職天津南華建筑設計院，助理工程師。