粗骨料粒徑對(duì)C80 混凝土工作性能、力學(xué)性能及耐久性能的影響探討

吳錦光

（廣東裕恒工程檢測技術(shù)有限責(zé)任公司）

1 引言

水泥混凝土是目前應(yīng)用最廣，使用量最大的建筑材料。其主要組成有水泥、砂、碎石、水、摻合料、外加劑等。目前，各大城市均在不停建設(shè)地標(biāo)性建筑，而同時(shí)城市商品房基本上建30 層左右的高層。樁基采用的混凝土均為C60 及以上的鋼筋混凝土。由此可見，高強(qiáng)混凝土在樁基中便扮演了十分重要的作用。本文通過試配C80混凝土，在僅改變碎石粒徑，其他原材料用量、種類均不改變時(shí)，研究分析得出粗骨料粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土拌合性能、力學(xué)性能及耐久性能的影響。

2 試配原材料

2.1 水泥

采用惠州光大水泥有限公司生產(chǎn)的P·II42.5R 水泥，其主要物理性能技術(shù)指標(biāo)見表1，化學(xué)性能技術(shù)指標(biāo)見表2，均符合G B 175-2007[1]標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

2.2 粉煤灰

采用廣州運(yùn)宏粉煤灰綜合開發(fā)有限公司生產(chǎn)的F類II 級(jí)粉煤灰，其主要性能指標(biāo)均達(dá)到G B/T 1596-2017[2]標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，詳見表3。

2.3 砂

砂：采用西江中砂，其主要性能指標(biāo)如表4 所示，其主要性能指標(biāo)均符合G B/T 14684-2011[3]標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

2.4 碎石

采 用 單 粒 級(jí)5 ～10mm 和5 ～16mm、5 ～20mm、5 ～25mm、5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配碎石，其主要物理性能指標(biāo)

表1 惠州光大水泥有限公司P·II42.5R 水泥物理性能

表2 惠州光大水泥有限公司P·II42.5R 水泥化學(xué)指標(biāo)

表3 粉煤灰主要性能指標(biāo)

表4 砂的主要性能指標(biāo)

如表5 所示，均符合標(biāo)準(zhǔn)G B/T 14685-2011[4]的技術(shù)要求。

表5 碎石主要性能指標(biāo)

2.5 外加劑

采用五山生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，其主要性能指標(biāo)如表6 所示?？梢钥闯鲈摐p水劑各項(xiàng)指標(biāo)均滿足G B 8076-2008[5]的要求。

表6 緩凝型聚羧酸高性能減水劑主要性能指標(biāo)

2.6 硅灰

采用四川朗天資源綜合利用有限責(zé)任公司生產(chǎn)的硅灰。其主要性能指標(biāo)均符合G B/T 18736-2017[6]標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，詳見表7。

表7 硅灰主要性能指標(biāo)

2.7 水

拌合用水采用自來水，符合J G J63-2006 的技術(shù)要求。

3 配合比設(shè)計(jì)及檢測

3.1 配合比設(shè)計(jì)

本文針對(duì)目前常用的C80 高強(qiáng)混凝土進(jìn)行試配，研究骨料粒徑對(duì)混凝土力學(xué)性能及耐久性能的影響。根據(jù)J G J55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》[7]進(jìn)行設(shè)計(jì)，配制強(qiáng)度為92.0M P a，得出基準(zhǔn)配合比，并對(duì)碎石粒徑進(jìn)行調(diào)整，測定在不同骨料粒徑的情況下，高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能及耐久性能的差異，具體的配合比表8。

在表8 所示混凝土配合比的基礎(chǔ)上，分析采用除了碎石粒徑不一樣，其他原材料均不改變，且碎石材質(zhì)不變時(shí)，碎石粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能及耐久性能的影響。

3.2 檢測依據(jù)及檢測項(xiàng)目

試配混凝土拌合性能檢測項(xiàng)目為：坍落度，采用G B/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]進(jìn)行測定。混凝土的力學(xué)性能參照 G B/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[9]的規(guī)定進(jìn)行。耐久性能參照G B/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[10]的規(guī)定進(jìn)行。

4 試配結(jié)果與分析

4.1 骨料粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土拌合性能的影響

通過混凝土試配，在其他原材料不變的情況下，僅改變碎石粒徑，高強(qiáng)混凝土拌合物的拌合性能如表9 所示。

由表9 可以看出，隨著碎石粒徑的增加，坍落度有增加的趨勢(shì)，這是因?yàn)榧?jí)配良好的碎石，碎石間的空隙就相對(duì)較低，此時(shí)拌合物的漿集比較高，有富余的漿料，能夠增加拌合物的流動(dòng)性能。而單粒級(jí)的碎石，級(jí)配單一，空隙率高，此時(shí)需要較多的漿料來填充碎石間的空隙，從而坍落度和擴(kuò)展度均較低。但由于C80 高強(qiáng)混凝土采用的膠凝材料用量較高，漿料相對(duì)比較充足，因此骨料粒徑對(duì)拌合物的拌合性能影響有限。

表8 骨料粒徑不同的C80 混凝土配合比

表9 不同骨料粒徑的高強(qiáng)混凝土拌合性能

4.2 骨料粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能的影響

通過混凝土試配，在原材料均一樣，僅骨料粒徑不一樣時(shí)，測試得到C80 混凝土強(qiáng)度，具體見表10 所示。

表10 骨料粒徑不同的C80 混凝土抗壓強(qiáng)度

由表10 可以看出，隨著骨料粒徑的不斷增大，C80高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著粒徑的增大，選用的連續(xù)級(jí)配的碎石，從而骨料級(jí)配良好，混凝土強(qiáng)度增加。但隨著骨料粒徑的不斷增大，此時(shí)碎石中存在缺陷的可能性不斷增加，比如碎石顆粒內(nèi)部有些缺陷或者裂紋之類的，此時(shí)C80 高強(qiáng)混凝土的薄弱環(huán)節(jié)不再是骨料與水泥水化產(chǎn)物的界面，漿體強(qiáng)度高于骨料強(qiáng)度或與骨料強(qiáng)度接近。此時(shí)骨料自身的缺陷對(duì)混凝土強(qiáng)度影響最大。因此，配制C80 高強(qiáng)混凝土?xí)r，不宜采用大粒徑的碎石，碎石最大粒徑不宜超過20mm。建議最好采用5～16mm 連續(xù)級(jí)配的碎石。

4.3 骨料粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土耐久性能的影響

通過試配C80 高強(qiáng)混凝土，將拌合物成型并養(yǎng)護(hù)，按標(biāo)準(zhǔn)G B/T 50082-2009 進(jìn)行測試，選取了加速碳化、電通量和滲水高度三個(gè)檢測參數(shù)，具體測試結(jié)果如表11 所示。

表11 骨料粒徑不同的C80 混凝土耐久性能

由表11 可見，骨料粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土的碳化、抗氯離子滲透性能、抗?jié)B性能影響并不是十分明顯。對(duì)于C80 高強(qiáng)混凝土，碳化深度十分低，這是因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土膠凝材料用量較高，堿度自然不容易降低，同時(shí)水化產(chǎn)物十分致密，C O2難以滲入，因此抗碳化能力強(qiáng)。電通量隨著骨料粒徑增加，而先降低后增高，這和抗壓強(qiáng)度的趨勢(shì)是一致的。說明骨料自身缺陷對(duì)C80 電通量有一定的影響，但影響并不大，均能達(dá)到J G J/T 193-2009標(biāo)準(zhǔn)Q～V 抗氯離子滲透等級(jí)。而C80 抗水滲透的能力也是同樣的道理，隨骨料粒徑增加而先降低后增加，但影響并不大。因此，骨料粒徑對(duì)高強(qiáng)混凝土的耐久性能影響不是十分顯著。

5 結(jié)論

⑴對(duì)于C80 高強(qiáng)混凝土而已，骨料粒徑對(duì)混凝土拌合物有一定影響，隨著骨料粒徑的增加，拌合物坍落度有一定增加，但對(duì)連續(xù)級(jí)配骨料配制混凝土影響不大。

⑵隨著骨料粒徑的增加，C80 高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度先增加后降低，建議骨料粒徑不宜超過20mm，最佳為5～16mm，此時(shí)混凝土強(qiáng)度最高。

⑶骨料粒徑對(duì)C80 高強(qiáng)混凝土耐久性有一定影響，但不顯著，其趨勢(shì)與混凝土抗壓強(qiáng)度一致。●