簡析粗集料對高性能混凝土的影響

【摘要】隨著近年來我國建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，大量新材料、新技術(shù)被不斷引入到建筑施工中，混凝土作為現(xiàn)代建筑施工中最常使用的施工材料，其本身性能對建筑物的整體質(zhì)量有著極大的影響，而混凝土中粗集料的強度、彈性模量、最大粒徑、顆粒級配、形狀與表面狀態(tài)及有害雜質(zhì)對混凝土的各項使用性能影響巨大，本文作者結(jié)合自身多年的實踐經(jīng)驗，詳細介紹了在現(xiàn)代建筑施工中對粗集料各項指標的把握，希望以此切實提高混凝土的施工質(zhì)量，為相關(guān)施工單位提供相關(guān)指導(dǎo)方向。

【關(guān)鍵詞】建筑施工；混凝土粗集料；各項指標；施工質(zhì)量

混凝土在現(xiàn)代建筑施工中的作用舉足輕重，可以說其是整個建筑施工質(zhì)量的重要保證，特別是在高性能混凝土施工中，相關(guān)科研單位主要是將研究方向放在對水泥、摻合料以及外加劑的研究上，而涉及到粗骨料的研究相對較少，再加上相對于國外發(fā)達國家而言，我國對高性能混凝土的研究也相對較為薄弱，因此在實際的生產(chǎn)施工中仍存在著這樣那樣的問題，如混凝土整體強度不高、容易產(chǎn)生裂縫等缺陷，這其中就涉及到了對粗集料把握存在缺陷的問題。本文就粗集料的物理性質(zhì)對高性能混凝土的影響分述如下，希望引起相關(guān)施工單位的重視。

1、對粗集料強度與彈性模量的把握

在混凝土材料中，粗集料占到60%以上的比例，是混凝土組織結(jié)構(gòu)中的大骨架可以說集料的質(zhì)量對混凝土性能的影響至關(guān)重要，在目前的混凝土施工中，通常使用碎石或卵石作為粗集料來使用，而優(yōu)質(zhì)的碎石以及卵石的強度能夠達到普通混凝土的3倍以上，雖然粗集料對于普通混凝土的強度影響不是十分明顯，但對高性能混凝土而言，粗集料影響巨大[1]。這主要是由于高性能混凝土的水膠比較小，所要求的強度較高，這也相對提升了所使用粗集料的強度。在試驗中可以明顯看到，在進行高性能混凝土的抗壓試驗時，粗集料會發(fā)生破碎，因此，在高性能混凝土工程中都需要涉及到壓碎指標，而有的施工規(guī)范中則要求C60及以上混凝土在使用粗集料時需要做巖石抗壓強度試驗，而粗集料的壓碎指標更為接近集料在混凝土中的受力情況，可以更為明顯的鑒別粗集料中的軟弱顆粒，通常情況下，應(yīng)將高性能混凝土粗集料的壓碎指標控制在10%以下。

彈性模量也是混凝土粗集料的主要指標之一，目前已知的影響高性能混凝土強度的主要指標包括粗集料彈性模量、顆粒形狀、表面特征等因素。一般意義上講，若果集料具有越高的彈性模量，則所制成的混凝土也將具有更高的彈性模量以及強度，而在集料彈性模量的測定上較為復(fù)雜，且得到的結(jié)果也不是十分準確[2]，在實際的操作中，通常采用測量集料表觀密度的方式來衡量集料彈性模量的強弱。除此以外集料的彈性模量還影響著混凝土的徐變，這主要是因為集料還對水泥石具有一定的約束作用，越大的彈性模量表明水泥石的徐變越小，其對于抑制預(yù)應(yīng)力混凝土因徐變而引起的預(yù)應(yīng)力損失有著重要的作用。

2、對粗集料最大粒徑以及顆粒級配的分析

除粗集料強度外，粗集料的最大粒徑同樣對高性能混凝土的使用性能有著巨大的影響，在普通混凝土的施工中，通常采取根據(jù)構(gòu)件的裁面尺寸和鋼筋間距的方式來確定粗集料的最大尺寸，而在高性能混凝土的施工中，還需要考慮混凝土的強度等級和集料界面的粘結(jié)強度。關(guān)于集料尺寸對混凝土強度的影響，可以從以下三個方面加以考慮，首先，由于在混凝土粗集料顆粒內(nèi)部存在缺陷，如果粗集料具有較大的粒徑，則存在缺陷的機率也會相應(yīng)增大，其次，應(yīng)從集料界面粘結(jié)強度加以考慮，越大的集料尺寸表明其界面粘結(jié)強度越低，最后，大尺寸的粗集料在混凝土半何物中的運動速度也會越慢。在實驗中我們發(fā)現(xiàn)，小粒徑的集料會相應(yīng)的降低混凝土的強度，如粒徑尺寸在5-10mm之間的碎石。結(jié)合國家石子級配分級標準，我們發(fā)現(xiàn)，將粗集料的最大粒徑控制在31.5mm以下能獲得更高的混凝土強度，而對于5-10mm之間的小尺寸碎石，需要進行嚴格的控制。這是因為粒徑過小會導(dǎo)致石子的比表面積增加，這就增加了集料之間的孔隙率，進而增大了水泥的用量。越小粒徑的粗集料粒徑會導(dǎo)致粘附在石子表面上吸附更多的粉塵，如果沒有進行測底清洗，會使集料界面之間的粘結(jié)力大為減弱。

在實際生產(chǎn)中使用合理的顆粒級配能夠獲得更好的流動性，同時產(chǎn)物的泌水更少，在水泥硬化以后混凝土結(jié)構(gòu)更為密實。在對粗集料的選擇上，由于國內(nèi)市場銷售的粗集料級配不良.空隙率大，在工程中除按規(guī)定進行石子篩分試驗外.還要測定石子的表觀密度和堆積密度，在高性能混凝土的配制中應(yīng)盡量使用連續(xù)級配的粗集料，若果確實不能夠連續(xù)級配，可以將兩種單粒級配混合成連續(xù)級配的方式進行處理。

3、粗集料穎拉形狀與表面狀態(tài)對高性能混凝圖的影響

在粗集料的顆粒形狀上，應(yīng)選擇圓球或立方體形形狀，如果粗集料中的針、片狀顆粒較多，會導(dǎo)致加料孔隙率的增加，這對混凝土拌合物的和易性有著不利的影響，還會導(dǎo)致集料界面間的粘結(jié)能力下降，除此以外，在實際拌合以及運輸過程中，針、片狀顆粒很容易發(fā)生受力時折斷的現(xiàn)象，最好將針、片狀顆粒含量控制在5%以內(nèi)。

集料的表面狀態(tài)主要是指粗糙程度和孔隙的特征，其對于集料同水泥石的粘結(jié)的能力有著很大程度的影響，表面粗糙且多棱角的碎石具有更強的與水泥砂漿粘結(jié)的能力[3]，此外，短時期內(nèi)加工而成的碎石具有更高的表面活性，仍存在著破碎時形成的表面斷鍵產(chǎn)生的剩余鍵力，同時還具備著表面氧離子的離子化傾向，這樣就會使得水泥水化反應(yīng)多在此處發(fā)生。因此，在高性能混凝土的生產(chǎn)中，應(yīng)當盡量選用表面粗糙多棱角的碎石。

4、含雜質(zhì)與有害物質(zhì)的粗集料對混凝土性能的影響

通常情況下，粗集料中經(jīng)常存在粉塵、粘土、泥塊及有害物質(zhì)， 粉塵、粘土常包裹在石子的表面，這就降低了集料與水泥砂漿結(jié)合的能力，同時，在粉塵、粘土含量過多的情況下，混凝土的干縮以及徐變會更為嚴重，影響著混凝土的抗?jié)B性能等耐久性指標。而硫酸鹽與硫化物等有害物質(zhì)會對水泥石產(chǎn)生一定的服飾，嚴重時會破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，而氯鹽對混凝土中的鋼筋有著嚴重的腐蝕作用，這也是在鋼筋混凝土的生產(chǎn)施工中需要特別注意的地方。

綜上所述，在進行高性能混凝土的生產(chǎn)中，引盡量將粗集料的壓碎指標控制在10%以下，而碎石的最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm，碎石級配后的空隙率小于44%，將針、片狀順粒含量控制在5%以下，同時還應(yīng)對雜質(zhì)與有害物質(zhì)含量進行嚴格把握。

參考文獻

[1]郭玉起.甄廣常.杜秀芝.建筑材料[M]中國水利水電出版社，2003.

[2]A.M.內(nèi)維爾.混凝土的性能，李國淬譯[M]中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3]楊德福.高強混凝土的配合比及其脆性和耐久性研究[J]混凝土，1999.2.