碎石對(duì)干硬性混凝土的抗折強(qiáng)度影響試驗(yàn)研究

卓亮

（上海美路工程勘測(cè)有限公司，上海 201209）

一、引言

碎石作為混凝土的骨料之一，占混凝土體積60%左右，起到了剛性骨架作用，碎石的顆粒級(jí)配、含泥粉量、壓碎值、針片狀含量等指標(biāo)對(duì)混凝土的抗折強(qiáng)度影響很大，碎石的各參數(shù)最大優(yōu)化，對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高有所幫助。根據(jù)多年的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，機(jī)場(chǎng)道面混凝土碎石的質(zhì)量控制有一定的技術(shù)性，在其它條件不變的同時(shí)，控制好碎石的質(zhì)量，可以保證混凝土抗折強(qiáng)度，達(dá)到了控制了工程質(zhì)量的目的。

二、碎石的顆粒級(jí)配

碎石級(jí)配的好壞直接影響混凝土的密實(shí)性，從而影響混凝土的抗折強(qiáng)度，干硬性混凝土碎石同樣采用了連續(xù)級(jí)配的要求，機(jī)場(chǎng)道面混凝土的碎石級(jí)配要求如表1。

表1 粗集料的級(jí)配范圍

例如山東日照機(jī)場(chǎng)，當(dāng)?shù)氐乃槭?jí)配差，且連續(xù)級(jí)配有斷檔的現(xiàn)象。為更好的控制碎石的級(jí)配符合表1的要求，故采用了（4.75~9.5）mm：（9.5~19）mm：（16~26.5）mm：（19~31.5）mm=15%：20%：30%：35%四種分粒徑級(jí)配混合而成的連續(xù)級(jí)配。由于混凝土在振實(shí)狀態(tài)下成型的，為了更好的優(yōu)化碎石的顆粒級(jí)配，在滿足表1的要求下，按下列的比例進(jìn)行振實(shí)緊密密度試驗(yàn)如表2。

表2 緊密密度試驗(yàn)

從表2可以看出，在都滿足表1的級(jí)配要求的同時(shí)，序號(hào)3的振實(shí)緊密密度最大。在滿足以上條件的同時(shí)，進(jìn)行試驗(yàn)室配合比小樣的配制，配制結(jié)果抗折強(qiáng)度如表3。

表3 抗折強(qiáng)度試驗(yàn)

從表3可以看出，相比之下，28天抗折強(qiáng)度序號(hào)3比例強(qiáng)度略高。雖然不是很明顯，但在滿足規(guī)范要求的同時(shí)，15%：20%：30%：35%是最優(yōu)比例。由此可以看出，碎石的顆粒級(jí)配越好，空隙率越小，同時(shí)振實(shí)狀態(tài)下緊密密度就越大，那么碎石在混凝土中起到很好的嵌鎖能力，提高混凝土的密實(shí)性，從而有效的改善混凝土的抵抗外界破壞能力，提高混凝土抗折強(qiáng)度。

三、碎石的大粒徑顆粒含量

碎石的大粒徑含量也直接影響混凝土的抗折強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)證明，碎石的大粒徑含量越多，會(huì)造成抗折強(qiáng)度下降，成反比關(guān)系，這種現(xiàn)象從抗折試塊斷面上可以得出結(jié)果。從破壞的斷面形態(tài)上看，碎石的大粒徑含量多，碎石不易被折斷，都是被迫拔出來(lái)，斷于水泥砂漿和碎石的界面上。而相反的是，碎石的大粒徑含量少，基本上（4.75-19）mm的碎石會(huì)被折斷，強(qiáng)度會(huì)大大的提高，由此可以證明，碎石的大粒徑含量多，由于大粒徑碎石強(qiáng)度高于水泥砂漿和碎石界面的粘結(jié)力，不易被折斷，但只需外力大于粘結(jié)力，抗折強(qiáng)度高低完全依賴(lài)于水泥砂漿和碎石之間的粘結(jié)力。而碎石的大粒徑含量少的時(shí)候，從斷面上觀察，（4.75-19）mm斷的很多，小的碎石承受到更多的外界破壞力，從而提高混凝土的抗折強(qiáng)度。

四、碎石的含泥粉量

碎石的含泥粉量的多少不僅影響混凝土的抗壓強(qiáng)度，更影響混凝土的抗折強(qiáng)度，經(jīng)驗(yàn)證明碎石含泥粉量增加，抗折強(qiáng)度會(huì)顯著降低。泥粉對(duì)外加劑有一定的吸附作用，降低了外加劑的性能，不能有效的控制用水量，抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的狀態(tài)。隨著泥粉增多，混凝土的需水量會(huì)有所提高，用水量增多造成水灰比變大，強(qiáng)度自然而然就會(huì)降低。混凝土的干縮變形和耐久性同樣受到泥粉含量的影響。所以說(shuō)泥粉含量多少是碎石非常重要的技術(shù)指標(biāo)之一，機(jī)場(chǎng)道面混凝土為保證抗折強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度5.0MPa，必須嚴(yán)格控制混凝土的泥粉含量。例如：杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)G20峰會(huì)專(zhuān)用停機(jī)坪工程，碎石產(chǎn)地來(lái)自于安徽銅陵，根據(jù)規(guī)范要求，碎石的含泥量不大于0.5%，但礦上送來(lái)的碎石含泥量結(jié)果如表6，

表6 碎石的含泥粉量試驗(yàn)

經(jīng)水洗后含泥粉量結(jié)果如表7，

表7 碎石的含泥粉量試驗(yàn)

從表7可以看出混合級(jí)配碎石含泥量等于0.5%，符合規(guī)范要求。于是在試驗(yàn)室分別對(duì)兩種樣品進(jìn)行配合比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果抗折強(qiáng)度如表8，

表8 抗折強(qiáng)度試驗(yàn)

從表8可以看出，含泥量對(duì)混凝土的抗折強(qiáng)度影響很明顯，我們又做了碎石的亞甲藍(lán)試驗(yàn)，確定MB＜1.4，判斷以石粉為主的碎石。但是它對(duì)混凝土的抗折強(qiáng)度影響一樣很明顯。因?yàn)槟喾郯谒槭谋砻妫谒槭退嗌皾{之間形成了一層薄膜，降低了水泥砂漿和碎石的粘結(jié)力。從破壞的斷面上也可以觀察到，沒(méi)斷的碎石表面是一層白灰色的泥粉。而沖洗過(guò)的碎石，斷面上斷裂的碎石很多，即使沒(méi)斷的大粒徑碎石表面也是干凈的，抗折強(qiáng)度明顯提高。在此經(jīng)驗(yàn)之上，所有進(jìn)場(chǎng)碎石要嚴(yán)格控制含泥粉量，因此采用了在礦上沖洗一次，進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)再?zèng)_洗一次的辦法。有效的保證了混凝土的抗折強(qiáng)度和耐久性。

五、巖石的抗壓強(qiáng)度和壓碎值

巖石的抗壓強(qiáng)度的高低也影響混凝土的抗折強(qiáng)度，理論上講巖石的強(qiáng)度越高，配制出來(lái)的混凝土強(qiáng)度就越高。壓碎值的高低也是反應(yīng)碎石強(qiáng)度的表現(xiàn)之一，壓碎值越高，碎石的抵抗破壞能力就越差，它不僅影響混凝土的抗折強(qiáng)度，也影響混凝土的耐久性。例如：杭州G20峰會(huì)專(zhuān)用機(jī)坪工程，當(dāng)?shù)赜袀€(gè)礦生產(chǎn)砂巖性質(zhì)的碎石，它的抗壓強(qiáng)度、壓碎值和安徽銅陵石灰?guī)r碎石比較如表9，

表9 巖石的抗壓強(qiáng)度和壓碎值試驗(yàn)

從表中可以看出，石灰?guī)r配制混凝土的強(qiáng)度略高于砂巖。因?yàn)樯皫r的內(nèi)部是呈晶粒狀的，不是很致密，易破碎，所以砂巖的壓碎值也高。而石灰?guī)r的內(nèi)部很致密，巖石的抗壓強(qiáng)度高，壓碎值偏低。同時(shí)砂巖的吸水率在1.5%～1.8%范圍內(nèi)，而石灰?guī)r的吸水率只有0.6%～1.0%，明顯低于砂巖。進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這部分水的用量，為保證現(xiàn)場(chǎng)施工，在保持維勃稠度不變的情況下，砂巖混凝土用水量要大于石灰?guī)r混凝土。所以配置出來(lái)混凝土抗折強(qiáng)度，石灰?guī)r偏高，砂巖偏低。在杭州G20峰會(huì)機(jī)坪工程中，碎石選用了安徽銅陵的石灰?guī)r。

六、碎石的針片狀顆粒含量

針片狀顆粒呈扁長(zhǎng)，細(xì)長(zhǎng)的狀態(tài)，比方圓、扁圓的碎石更容易被破壞，配制混凝土，不僅抗折強(qiáng)度低，而且對(duì)于新拌混凝土和易性、工作性也有所影響。經(jīng)驗(yàn)證明，隨著針片狀含量增多，混凝土的抗折強(qiáng)度會(huì)降低。從混凝土折斷面上分析，針片狀都會(huì)被折斷，對(duì)強(qiáng)度的提高并沒(méi)有必然的幫助，因?yàn)獒樒瑺铑w粒只需很小的外界壓力就會(huì)被折斷，不能抵抗更大的破壞力，反而會(huì)加速混凝土被折斷的時(shí)間，造成抗折強(qiáng)度很低。機(jī)場(chǎng)道面混凝土的針片狀含量要求不大于12%，根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)場(chǎng)選用碎石的針片狀含量基本上控制在4%～6%之間，這個(gè)含量對(duì)混凝土的抗折強(qiáng)度影響甚微。

七、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目進(jìn)度也隨之加快，我們這些工程技術(shù)人員要保證工程質(zhì)量提高，就必須加強(qiáng)對(duì)原材料的控制，碎石作為道面混凝土的原材料之一，顆粒級(jí)配、含泥粉量、巖石的抗壓強(qiáng)度和壓碎值、針片狀顆粒含量等技術(shù)指標(biāo)要嚴(yán)格并統(tǒng)籌的控制，爭(zhēng)取把各項(xiàng)參數(shù)最大優(yōu)化，以保證混凝土的抗折強(qiáng)度，從而保證混凝土的耐久性。總結(jié)以上經(jīng)驗(yàn)，知道了如何控制碎石質(zhì)量，但有一定的局限性，爭(zhēng)取在以后的工作中，進(jìn)一步了解碎石在施工中不同部位、不同結(jié)構(gòu)等方面的作用。