全机制骨料混凝土制备及骨料级配试验

全机制骨料混凝土制备及骨料级配试验1试验部分1.1原料1）水泥，华新P.O42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积3450cm2/g；2）粉煤灰，Ⅰ级，市售；3）矿渣粉，S105级，市售；4）碎石、机制砂、石粉，取自宜昌某石灰岩采石场，母岩抗压强度为112MPa，石粉亚甲蓝值2.2，碎石和机制砂分别经过相应设备整形后用作混凝土粗、细骨料；5）聚羧酸减水剂，武汉新绿博恩科技有限公司，减水率26.4%，含固量20.4%。1.2主要设备单卧轴搅拌机，HJW-60，红武建筑仪器设备有限公司；标准恒温恒湿养护箱，河北中科试验仪器厂；全自动恒应力压力试验机，天津中路达仪器科技有限公司。1.3混凝土配合比按照表1所示配合比配制混凝土。1.4混凝土性能检测1）按照GB/T50080-2016检测拌合物性能，控制坍落度不小于180mm；扩展度不小于500mm且允许偏差±50mm；2）将混凝土试块养护至规定龄期，按照GB/T50081-2019检测试块抗压强度。2结果与讨论2.1粗骨料级配按照表1和表2制备混凝土，将粗骨料最大粒径确定为19.0mm，按照表3调整9.5mm～4.75mm与19.0mm～9.5mm质量比进行粗骨料级配试验，试验结果见表3。由表3可知，随着9.5mm～4.75mm粒级粗骨料比例增加，拌合物工作性呈现下降趋势。9.5mm～4.75mm粒级粗骨料占比由10%增加到30%时，坍落度、扩展度减小，但都符合要求。当9.5mm～4.75mm粒级占比增加到40%时，坍落速度较慢，扩展面不呈圆形，继续增加到50%时，扩展度仅180mm，拌合物向一侧坍塌。这是由于细粒级粗骨料增多时，体系比表面积增大、吸附性增强，在用水量和浆体量不变的情况下，会降低拌合物工作性能。由表3还可看出，随着9.5mm～4.75mm粒级粗骨料比例增加，混凝土强度呈现降低趋势，当9.5mm～4.75mm粒级占比增加到30%时，混凝土28d强度已达不到C50要求。此外，9.5mm～4.75mm粒级占比较低时（20%及以下），混凝土7d强度比3d强度增长15%左右，而9.5mm～4.75mm粒级占比在30%及以上时，增长率则可达30%以上。这说明9.5mm～4.75mm粒级占比较高时，粗粒级骨料较少，骨架作用不强，混凝土早期强度较低，而随着水化作用生成C-S-H凝胶等水化产物，混凝土强度快速增长。同时，考虑到9.5mm～4.75mm粒级能够填充19mm～9.5mm粒级空隙，有利于提高密实度，所以保留9.5mm～4.75mm粒级占比为10%，而不再继续降低。因此，确定粗骨料级配9.5mm～4.75mm和19mm～9.5mm质量比为10%∶90%。2.2细骨料级配按照表1和表4制备混凝土，按照表5进行细骨料级配试验。保证X1～X3的级配和细度模数在JG/T568-2019规定的范围内。此外，因大部分砂石厂生产的机制砂都较粗，细度模数较大，故设计两组超出JG/T568-2019标准级配范围的较粗组试验即X4～X5。试验结果见表6。由表6和图1～图5可知，拌合物工作性随细度模数呈现抛物线变化趋势，在细度模数为3.1时最好，在细度模数过小或过大时都会降低。细度模数为2.3和2.6时，拌合物流动性差，骨料裸露，工作性很差；细度模数为4.0时，出现浆骨分离和离析泌水，工作性明显不满足要求；细度模数为3.5时，流动性过大，黏聚性差，出现了泌水现象，也会对混凝土性能产生不利影响。这是因为细度模数较小时，细粒级整形机制砂过多，会吸附一定的自由水，形成的浆体量不足，不能完全填充骨料之间的间隙，也难以包裹较粗的骨料，使流动过程中骨料相互接触、阻力较大，从而导致黏聚性过强、流动性降低，整体工作性变差；细度模数较大时，体系比表面积减小，包裹骨料所需的浆体减少，整形机制砂对水的吸附能力也降低，因此自由浆体所占比例增大，骨料间浆体厚度变大，可以明显减少砂浆流动过程中骨料间的内摩擦力，达到改善混凝土流动性的作用，但细度模数过大时，细粒级整形机制砂过少，包裹性不足，黏聚能力变差，易出现离析泌水和浆骨分离。由表6和图1～图5还可知，混凝土28d抗压强度在细度模数为3.1时最高，可达到59.50MPa。在细度模数为2.6时，1.18mm以上粒级的整形机制砂过少，难以有效填充更粗的骨料之间存在的空隙，不仅降低了体系密实度，还使得大量水和胶凝材料填充到这些空隙之中，无法发挥应有的作用。此外，细粒级整形机制砂过多，吸附了一定的自由水，导致可用于水化反应的水分减少，减弱了水化反应程度，再加上细度模数小时拌合物流动性差，难以形成致密均匀的结构体系，从而导致混凝土抗压强度相对较低。细度模数为3.5时，骨架支撑作用相对较强，对更粗的骨料留出的大空隙的填充作用也更强，且细度模数大时拌合物工作性好，浆体流变性能优异，能够获得较为致密均匀的微观结构，因此其抗压强度高于X2的抗压强度，但相比于X3，其细粒级整形机制砂过少，会降低体系密实度，使得大量水、胶凝材料等被迫用于填充空隙，削弱水化作用，并留下较多孔隙，会降低混凝土强度。3结论1）粗骨料级配对混凝土工作性能有着重要影响，9.5mm～4.75mm粒级比例增加会降低混凝土工作性能和力学性能。当9.5mm～4.75mm粒级占比不超过20%时，混凝土力学性能可达到C50标准，但9.5mm～4.75mm粒级达到30%时，混凝土28d抗压