碎石非常不规则颗粒对混凝土性能的影响

骨料是混凝土组成中用量最大的材料，其品质对混凝土工作性、耐久性、强度、稳定陛以及经济性有很重要的影响。随着人们对于建筑的要求越来越高，建筑物对于混凝土的性能要求也越来越高，大流态、自密实、自膨胀等性能要求越来越多，而对于这些陛能来说骨料的品质至关重要，高品质骨料这个概念被重视和提出。高品质机制骨料是指颗粒形状、颗粒级配、坚固性等主要技术指标明显优于普通混凝土骨料的碎石、卵石和天然砂、机制砂。对于粗骨料，我国现行标准中只有对针片状颗粒的定义(针状：颗粒的长度与该颗粒平均粒径的比值大于2.4倍者；片状：颗粒厚度小于平均粒径0.4倍者)，与英国标准(针状：颗粒的长度与该颗粒平均粒径的比值大于1.8倍；片状：颗粒的厚度小于该颗粒的平均粒径0.6倍者)相比，定义宽泛，故实际生产的碎石，针片状含量满足要求，但粒形却不好。

为更严格地控制骨料粒形，在提出粗骨料非常不规则颗粒定义的基础上，研究了碎石非常不规则颗粒含量对混凝土流动陛、强度、耐久陛的影响，旨在为高品质骨料标准提供数据支持。

1原材料及试验方法

1.1原材料

本试验采用金隅P·O42.5水泥，Ⅱ级粉煤灰需水量比为98%，烧失量为3.2%，S95级矿粉比表面积453m2/kg，活性为89%。

采用5～10mm细度模数为3.1的石灰岩机制砂，10～25mm单粒级石灰岩碎石，二者比例2:1，采用减水率33%的聚羧酸减水剂。

1.2试验方法

提出粗骨料非常不规则颗粒的定义为：粗骨料最小一维尺寸小于该粗骨料所在粒径区平均粒径的0.5倍。采用条形筛筛分法进行检测。

对于4.75～9.5mln的粗骨料，L<3.6mm；对于9.5～16mm的粗骨料，L<6.4mm；对于16～26.5mm的粗骨料，L<10.6mm；对于16～31.5mm的粗骨料，L<11.9mm。

选择含10%，20%，30%，40%，50%的碎石不规则颗粒配制不同强度等级的混凝土，测混凝土坍落度、28d抗折、抗压强度和28d氯离子扩散系数，混凝土配合比见表1，碎石颗粒如图1所示。

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2试验结果与讨论

2.1碎石非常不规则颗粒对混凝土流动性的影响

对于C30混凝土，混凝土初始坍落度为220mm，当碎石非常规则颗粒含量分别为10%，20%，30%，40%，50%时，坍落度分别下降了9.1%，15.9%，15.9%，18.8%，18.8%。对于C50混凝土，混凝土初始坍落度为210mm，当碎石非常不规则颗粒含量分别为10%，20%，30%，40%，50%时，坍落度分别下降了4.7%，9.5%，l6.7%，19.0%，23.8%。由此可看出，随碎石非常不规则颗粒含量的增加，C30混凝土和C50混凝土坍落度随之下降，当非常不规则颗粒含量超过30%时，坍落度下降超过15%。

综上所述，非常不规则石子的含量对于较高强度等级混凝土比较低强度等级混凝土坍落度影响更大。混凝土坍落度之所以随着不规则石子的掺量增加而减小是因为不规则石子较粗糙、棱角多，拌合时，骨料与骨料之间，骨料与浆体之间相对饱满粒型砂都有较大摩擦力，使拌合物粘滞力增大，流变性能变差，故混凝土和易性差，坍落霞降低。

2.2碎石非常不规则颗粒对混凝土强度的影响

对不同强度等级、不同碎石非常不规则颗粒含量的混凝土28d抗压、抗折强度进行试验研究，得出如下结沦。

对于C30混凝土，当碎石非常不规则颗粒含量分别为10%，20%，30%，40%，50%时，混凝土28d抗压强度分别下降了3.5%，4.3%，l1.0%，15%，l6.4%；混凝土28d抗折强度分别下降了4.0%，10%，14.0%，16.0%，20.0%。对于C50混凝土，当碎石非常不规则颗粒含量分别为10%，20%，30%，40%，50%时，混凝土28d抗压强度分别下降了0.9%，1.1%，7.2%，14.9%，21.6%；混凝土28d抗折强度分别下降了2.2%，4.3%，15.2%，21.7%，29.3%。

由此可看出，随碎石非常不规则颗粒含量的增加，C30和C50混凝土强度随之下降，当非常不规则颗粒含量超过40%时，强度下降超过15%。非常不规则颗粒对高强度混凝土强度影响略高于低强度混凝土。原因是混凝土强度等级较低时主要发生界面破坏，当混凝土强度等级较高时就会出现在粒形不好的骨料处破坏，故骨料的粒形好坏十分重要。配制高强度混凝土时，更应控制机制非常不规则颗粒含量。

2.3碎石非常不规则颗粒含量对混凝土氯离子扩散系数的影响

研究不同含量非常不规则石子C30，C50混凝土28d氯离子扩散系数，对于C30混凝土，当碎石非常不规则颗粒含量分别为10%，20%，30%，40%，50%时，混凝土28d氯离子扩散系数分别提高了5.0%，10.0%，15.0%，25.0%，35.0%；对于C50混凝土，当碎石非常不规则颗粒含量分别为10%，20%，30%，40%，50%时，混凝土28d氯离子扩散系数分别提高了0.0%，2.7%，48.6%，65.7%，75.7%。可知当碎石非常不规则颗粒含量处于30%以下时，氯离子扩散系数增加相对平稳缓慢，但是当掺量达到30%以上时，增长速度明显加快.而且对高强度等级混凝土的影响明显高于对低强度等级混凝土的影响。

随粒形不良的粗骨料掺量的增多，氯离子扩散系数逐渐增大，这表明了混凝土的密实程度随着掺量的增加而不断降低，导致混凝土的耐久性受到影响。

3结论

(1)随着碎石非常不规则颗粒含量的增加，混凝土流动性、强度和耐久性均呈现降低趋势，对较高强度等级混凝土影响高于较低强度等级混凝土的影响，当含量超过30%时，混凝土坍落度、抗压、抗折强度均减小15%以上，氯离子扩散系数提高15%以上。

(2)通过研究碎石非常不规则颗粒含量对混凝土各种性能的影响，发现当其含量在0%～20%之间时工作性强度、抗压强度、抗折强度均处于合理的可控范围之内，故建议以碎石不规则颗粒含量不大于20%作为高品质混凝土骨料质量控制的指标。