顆粒整形后粗骨料特征及其對(duì)混凝土性能的影響

趙　明，　張　雄，　張曉樂，　李仰根

(1. 同濟(jì)大學(xué) 先進(jìn)土木工程材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201804；

2. 同濟(jì)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 上海 201804； 3. 廈門美益集團(tuán)有限公司， 廈門 361027)

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顆粒整形后粗骨料特征及其對(duì)混凝土性能的影響

趙明1,2，張雄1,2，張曉樂1,2，李仰根3

(1. 同濟(jì)大學(xué) 先進(jìn)土木工程材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201804；

2. 同濟(jì)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 上海 201804； 3. 廈門美益集團(tuán)有限公司， 廈門 361027)

摘要：以小型球磨機(jī)為模擬整形動(dòng)力來源，研究了顆粒整形后粗骨料基本特征參數(shù)的變化規(guī)律，并與其應(yīng)用性能進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析.結(jié)果表明：整形過程根據(jù)粗骨料顆粒變化情況分為三個(gè)階段：針片狀顆粒轉(zhuǎn)換階段，棱角消除階段以及顆粒破碎階段；適當(dāng)?shù)念w粒整形使粗骨料配制混凝土的流動(dòng)度有較大提升同時(shí)不降低強(qiáng)度，但是過度整形會(huì)對(duì)流動(dòng)度和強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響；在整形前期，針片狀轉(zhuǎn)換造成的堆積密度增加是影響混凝土流動(dòng)性的關(guān)鍵參數(shù)，整形后期，粗骨料顆粒形貌的圓形化是影響混凝土流動(dòng)性的主要因素；堆積休止角作為綜合評(píng)價(jià)粗骨料顆粒間內(nèi)摩擦力的參數(shù)對(duì)于整形后粗骨料與流動(dòng)性的關(guān)聯(lián)性最為緊密.

關(guān)鍵詞：粗骨料； 顆粒整形； 堆積密度； 圓度； 休止角

粗骨料是混凝土中所占比例最大的組分，對(duì)混凝土的性能影響較大[1].隨著自然資源的不斷開采，品質(zhì)良好的粗骨料資源正日益匱乏，應(yīng)用品質(zhì)較差粗骨料并生產(chǎn)出合格混凝土產(chǎn)品是相關(guān)產(chǎn)業(yè)面臨的重要問題[2].品質(zhì)較差的粗骨料通常針片狀多、粒形差、級(jí)配差，導(dǎo)致配制出的混凝土各方面性能下降[3-5]，而通常采用增加膠凝材料總量以及采用特種添加劑的方法進(jìn)行修復(fù)而又顯著增加了生產(chǎn)成本，使得混凝土產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性下降.因此，針對(duì)品質(zhì)差的粗骨料如何進(jìn)行合理優(yōu)化，最大程度上發(fā)揮粗骨料的利用率，對(duì)于建筑行業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性具有重要價(jià)值.

對(duì)于品質(zhì)較差粗骨料的應(yīng)用，通常具有幾種方法：其一，降級(jí)使用，配制低強(qiáng)度等級(jí)混凝土；其二，通過調(diào)整混凝土配合比，提高膠凝材料總量、降低水灰比、使用功能外加劑等方法來彌補(bǔ)性能下降問題[6]；其三，以粗骨料為處理對(duì)象，采用添加聚合物等方法[7-9]改善粗骨料的界面特征，進(jìn)而使得粗骨料在混凝土中的作用效果有所提升.對(duì)于方法1、2屬于被動(dòng)性接受粗骨料品質(zhì)低下的技術(shù)方案，當(dāng)粗骨料性能頻繁發(fā)生變化時(shí)，對(duì)于配合比的調(diào)整往往不能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；方法3具有顯著效果，但是會(huì)增加混凝土產(chǎn)品成本，也使得推廣受到一定限制.粗骨料的品質(zhì)差主要還是集中在顆粒粒形方面，因此通過對(duì)粗骨料顆粒整形而實(shí)現(xiàn)提高其性能是一種可以嘗試的手段，在研究再生骨料時(shí)，有研究[10-12]引入骨料整形的技術(shù)，改善再生粗骨料的性能進(jìn)而優(yōu)化再生混凝土的相關(guān)性能，取得了一定的研究成果.然而在天然粗骨料的處理方面，少有文獻(xiàn)研究利用整形技術(shù)處理改善骨料形貌進(jìn)而提高混凝土性能的研究.

本文討論整形作用對(duì)粗骨料的影響以及后續(xù)應(yīng)用過程中對(duì)混凝土性能的影響規(guī)律.同時(shí)，粗骨料的整形技術(shù)為深入研究粗骨料的基本特征對(duì)混凝土性能的影響規(guī)律提供了可能，利用常規(guī)分析法、圖像分析法、內(nèi)摩擦力評(píng)價(jià)等方式評(píng)價(jià)粗骨料的基本性質(zhì)，并將其與混凝土性能進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從而獲取粗骨料整形的技術(shù)指標(biāo)及影響規(guī)律，初步建立整形粗骨料性能評(píng)價(jià)體系.

1試驗(yàn)

1.1原材料

水泥：江南小野田PⅡ52.5水泥，密度3.14 kg·m-3；砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.3；石：5～31.5 mm碎石，針片狀含量13%；減水劑：市售萘系減水劑，推薦摻量2%，減水率18%.

1.2試驗(yàn)方案

1.2.1粗骨料的整形試驗(yàn)

利用小型球磨機(jī)作為整形動(dòng)力來源，調(diào)整不同的整形時(shí)間，獲取不同特征的粗骨料.試驗(yàn)過程中，首先取出球磨機(jī)中所有鋼球和鋼鍛，取粗骨料40 kg放入球磨機(jī)，達(dá)到設(shè)定的整形時(shí)間后將整形后的骨料全部卸出，經(jīng)自然干燥并篩除5 mm以下顆粒后，用于測(cè)量粗骨料的基本顆粒參數(shù)及混凝土試驗(yàn).分別定制整形時(shí)間5、10、12.5、15、25、35 min的粗骨料為CA05、CA10、CA12.5、CA15、CA25、CA35.

1.2.2粗骨料顆粒參數(shù)的測(cè)定

(1) 粗骨料常規(guī)參數(shù)的測(cè)定

根據(jù)GB/T 14685—2011《建設(shè)用卵石、碎石》測(cè)定粗骨料堆積密度、級(jí)配、針片狀含量，作為整形粗骨料的基本性能指標(biāo)；

(2) 粗骨料形狀特征測(cè)定

結(jié)合定量體視學(xué)原理，利用圖像分析法[6,13]，經(jīng)過圖像獲取—增強(qiáng)—圖像二值化—圖像分割—自動(dòng)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)粗骨料參數(shù)的獲取，本文主要研究粗骨料的顆粒形貌.圖像獲取方法見圖1，通過計(jì)算機(jī)輔助分析顆粒特征參數(shù)，采用圓度值計(jì)算公式(式(1))計(jì)算粗骨料圓度值，作為粗骨料形狀特征參數(shù).

(1)

式中：Rou為計(jì)算獲得的顆粒圓度；A為利用圖像分析方法獲得的顆粒面積；Per為利用圖像分析方法獲得的顆粒邊界周長.

圖1　粗骨料顆粒信息的數(shù)字獲取

(3) 休止角的測(cè)定

粗骨料的表面形貌對(duì)混凝土性能影響顯著，當(dāng)粗骨料之間摩擦力較大，混凝土流動(dòng)性降低.利用顆粒的堆積休止角可以一定程度上反映顆粒間的內(nèi)摩擦力[14]，本文選用如下的休止角測(cè)量方法，對(duì)粗骨料的內(nèi)摩擦力進(jìn)行評(píng)價(jià).測(cè)量方法見圖2，在一個(gè)平臺(tái)上固定一個(gè)半徑R為235 mm的圓柱體，圓柱體上方250 mm處固定一個(gè)漏斗.將骨料從漏斗上方注入，則骨料會(huì)在圓柱體上表面形成一個(gè)底面半徑為R的錐體.測(cè)量錐體骨料堆的高度H，則休止角為θ

圖2　堆積休止角測(cè)量裝置

=arctg(H/R).

該方法較之正常注入法的不同點(diǎn)為本方法使用一圓柱體來限制所形成的圓錐體的底面半徑，而不是讓骨料在平面上形成圓錐體.在圓柱體上可以形成規(guī)則底面的錐體，降低測(cè)量難度并提高精度.試驗(yàn)過程中為確保測(cè)量值的準(zhǔn)確性，每組試樣重復(fù)三次試驗(yàn).

1.2.3混凝土性能的測(cè)定

利用7種不同顆粒特征的粗骨料配制混凝土，混凝土配合比見表1，分別測(cè)定混凝土工作性能和力學(xué)性能.混凝土坍落度參照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，混凝土力學(xué)性能參照GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行.

表1　混凝土配合比

2結(jié)果分析與討論

2.1粗骨料顆粒參數(shù)的變化規(guī)律

(1) 顆?；咎卣鲄?shù)的變化

測(cè)定不同整形時(shí)間作用下粗骨料的基本特征參數(shù)變化情況見圖3.由圖3a可知，隨著整形時(shí)間增加，堆積密度變化顯著，可以將堆積密度的變化規(guī)律分為三個(gè)階段：整形時(shí)間0～10 min，堆積密度呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì)，當(dāng)整形時(shí)間為10 min時(shí)，堆積密度增加7%；而后堆積密度呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)，沒有顯著增加，這一階段持續(xù)到整形時(shí)間25 min；當(dāng)整形時(shí)間超過25 min，堆積密度又出現(xiàn)快速增長，整形35 min時(shí)，堆積密度相比未整形增加10%.第一個(gè)階段為顆粒變化最顯著階段，由圖3b可知這一階段大量的針片狀的粗骨料，在相互碰撞擠壓過程中破碎成為小顆粒，因此能夠快速消除針片狀的不利影響，使得堆積密度快速提高，這與再生骨料的整形效果相似[11]；當(dāng)完成了針片狀顆粒的整形后，堆積密度的變化進(jìn)入平穩(wěn)階段，這一階段主要是粗骨料顆粒相互碰撞降低顆粒棱角度，提高顆粒的圓形度，本質(zhì)上是將顆粒的棱角轉(zhuǎn)化成小于5 mm的石粉，因此并不能改變顆粒的顆粒分布，表現(xiàn)在級(jí)配曲線上(圖3c)即眾多級(jí)配曲線重疊在一起，沒有顯著區(qū)分度.因此，從顆粒堆積角度來講并沒有對(duì)堆積密度造成顯著影響.而當(dāng)顆粒整形進(jìn)一步進(jìn)行，一些強(qiáng)度低的顆粒發(fā)生裂解，因而造成了顆粒級(jí)配的改變，整體顆粒趨于變小，使得堆積密度呈現(xiàn)顯著的增加趨勢(shì).

a 堆積密度

b 針片狀含量

c 累計(jì)篩余

(2) 整形過程對(duì)顆粒圓度的影響

通過調(diào)整不同的整形時(shí)間，獲得不同圓度特征的粗骨料.利用圖像分析法分析整形后骨料的圓度值，結(jié)果如圖4所示.根據(jù)圓度值的定義，圓度值越接近于1，顆粒越接近圓形.整形后粗骨料，圓度值呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)，逐步接近1，說明顆粒整形對(duì)于粗骨料顆粒存在圓形化作用.整形時(shí)間在25 min以內(nèi)，圓度值快速增加；當(dāng)整形時(shí)間超過25 min，整形后粗骨料圓度值相對(duì)平穩(wěn)，當(dāng)整形時(shí)間為35 min時(shí)，其圓度值略低于25 min的圓度值.在骨料整形過程中，顆粒解體與顆粒表面圓整化是影響圓度值的兩個(gè)主要因素，其中顆粒解體是指整形早期針片狀顆粒的破碎，轉(zhuǎn)化成小顆粒而使圓度值接近1，以及整形后期一些骨料由于大量沖擊而破碎成小顆粒，這一轉(zhuǎn)化過程多產(chǎn)生垂直斷面而使圓度值偏離1；在整形過程中一直持續(xù)的圓整化作用則自始至終提高顆粒圓形程度.總體來講在整形時(shí)間25 min以前，顆粒圓度值發(fā)生的變化是由于針片狀破碎與顆粒棱角度消失所造成的，而后期圓度值變化并不顯著是因?yàn)獒樒瑺钕ТM并且骨料形貌變化速度趨緩.當(dāng)整形時(shí)間過長達(dá)到35 min時(shí)，一些強(qiáng)度較低的顆粒產(chǎn)生破碎，反而降低了整體圓度.

圖4　整形時(shí)間對(duì)圓度的影響

(3) 顆粒堆積休止角的變化

利用自行研制的休止角測(cè)定方法，研究粗骨料的整形效果，結(jié)果見圖5.隨著整形時(shí)間的增加，粗骨料堆積休止角整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，當(dāng)整形時(shí)間超過25 min呈現(xiàn)最低值，而后堆積休止角增加.休止角可以從一定角度反映粗骨料顆粒群的內(nèi)摩擦力，堆積休止角越大，說明內(nèi)摩擦力較大.整形后顆粒的堆積休止角下降，說明顆粒內(nèi)摩擦力降低.內(nèi)摩擦力主要受顆粒間的相互作用影響，與兩方面特征關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)：顆粒形狀特征與顆粒表面特征.顆粒形貌差，棱角間的相互搭接是阻礙顆粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)的重要影響因素，顆粒表面光滑在相互碰撞的過程中，能夠降低內(nèi)摩擦力.當(dāng)整形時(shí)間過長而造成顆粒破損后產(chǎn)生的顆粒由于棱角性而增加了顆粒間的內(nèi)摩擦力，因此在整形時(shí)間達(dá)到35 min時(shí)，休止角出現(xiàn)增大情形.

整形后粗骨料顆粒參數(shù)變化較為顯著，隨著整形時(shí)間增加，堆積密度先增加后平穩(wěn)，而后進(jìn)入下一個(gè)增加趨勢(shì)；圓度值隨整形進(jìn)程而顯著增加，當(dāng)整形時(shí)間超過25 min，趨于平緩；堆積休止角呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì)，當(dāng)整形時(shí)間過長又會(huì)出現(xiàn)增長.

2.2整形后粗骨料對(duì)混凝土性能的影響

利用整形后粗骨料配制混凝土，坍落度變化情況見圖6.隨著整形時(shí)間的增加，混凝土坍落度呈現(xiàn)拋物線形狀，即先增加到最高點(diǎn)而后下降，說明整形后的骨料對(duì)于坍落度的影響是多方面的.顆粒整形主要作用時(shí)將針片狀等粒形較差的顆粒轉(zhuǎn)化成小顆粒，另一方面是消除顆粒棱角提高圓形度，進(jìn)一步能夠?qū)崿F(xiàn)將顆粒表面修正光滑的作用.從整形效果上來講，提高顆粒堆積密實(shí)度、增加圓度值、降低休止角對(duì)于混凝土的流動(dòng)性均是有利因素，提高顆粒密實(shí)度，能夠降低填充顆粒堆積空隙，也就提高了潤滑作用的漿體量，提高圓度的關(guān)鍵在于消除了顆粒的棱角，在顆粒相互運(yùn)動(dòng)的過程中，相對(duì)阻力降低，因此提高流動(dòng)性，在對(duì)再生粗骨料整形后能夠得到相似的結(jié)論[10].而休止角更是反映顆粒內(nèi)摩擦力的綜合參數(shù)，內(nèi)摩擦力降低，在流動(dòng)過程中的阻力進(jìn)一步降低，因此混凝土的坍落度在逐步增加.然而當(dāng)整形時(shí)間過長，盡管整形作用對(duì)于流動(dòng)性具有多重優(yōu)勢(shì)，但是過度的整形會(huì)使部分強(qiáng)度低的顆粒產(chǎn)生破損，而造成對(duì)流動(dòng)性的不利因素，導(dǎo)致混凝土坍落度在后期出現(xiàn)下降.

圖5　整形時(shí)間對(duì)粗骨料堆積休止角的影響

圖6　不同整形效果粗骨料對(duì)混凝土坍落度的影響

圖7為不同顆粒特征的粗骨料配制混凝土的強(qiáng)度變化情況.由圖可知，隨整形時(shí)間的增加，整形粗骨料配制混凝土的強(qiáng)度首先是較為平穩(wěn)沒有顯著變化，當(dāng)整形時(shí)間超過25 min，混凝土的強(qiáng)度開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì).粗骨料在針片狀、表面粗糙度、粗骨料的堅(jiān)實(shí)度這幾個(gè)角度影響著混凝土的強(qiáng)度性能，針片狀在受力過程中由于強(qiáng)度較弱會(huì)首先出現(xiàn)斷裂，會(huì)降低混凝土強(qiáng)度；表面粗糙度越高，粗骨料-砂漿界面粘結(jié)力越強(qiáng)，混凝土強(qiáng)度越高；骨料的堅(jiān)實(shí)度對(duì)于混凝土強(qiáng)度是積極因素，若堅(jiān)實(shí)度很低則會(huì)降低混凝土整體強(qiáng)度.從這三個(gè)方面來研究粗骨料整形后對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，首先針片狀的減少會(huì)提高混凝土的強(qiáng)度；而經(jīng)過整形后混凝土表面會(huì)相對(duì)光滑，降低了粗骨料-砂漿界面的粘結(jié)，因此降低混凝土強(qiáng)度；再次，整形過程中粗骨料相互之間劇烈碰撞會(huì)在粗骨料內(nèi)部產(chǎn)生一定量的微裂紋，當(dāng)整形達(dá)到一定強(qiáng)度后，大量的微裂紋會(huì)造成粗骨料強(qiáng)度大大下降，會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度起到負(fù)面影響.而在實(shí)際的試驗(yàn)中，在初期混凝土的強(qiáng)度變化不明顯，主要是因?yàn)榍捌谑谴止橇厢樒瑺钷D(zhuǎn)化和表面光滑度提高的過程，兩方面因素對(duì)強(qiáng)度的影響趨勢(shì)相反，綜合表現(xiàn)出對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響并不大，混凝土強(qiáng)度保持相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)，但是當(dāng)使用整形時(shí)間超過25 min的粗骨料，混凝土的強(qiáng)度下降幅度較大，這一過程一方面粗骨料表面光滑度進(jìn)一步提高，并且整形時(shí)的粗骨料的強(qiáng)度降低，因此對(duì)于混凝土強(qiáng)度影響較大，強(qiáng)度大幅度下降.說明品質(zhì)較差的粗骨料，在整形前期對(duì)于混凝土宏觀強(qiáng)度的影響不大，但是如果過度整形，會(huì)造成粗骨料強(qiáng)度的弱化，配制混凝土的性能大幅度下降.

圖7　混凝土強(qiáng)度隨顆粒整形時(shí)間的變化規(guī)律

2.3粗骨料整形過程分析及整形關(guān)鍵參數(shù)的獲取

從粗骨料顆?；咎卣魃戏治?，可以將整形過程分為三個(gè)階段：針片狀的整形轉(zhuǎn)換，粗骨料棱角的消除，整形效果進(jìn)一步加強(qiáng).在第一階段，針片狀被破碎成小顆粒，因此圓度值變化顯著，顆粒堆積密度也變化顯著，顆粒間內(nèi)摩擦力下降而堆積休止角表現(xiàn)為減??；第二階段粗骨料的棱角被逐步消除但顆粒分布未顯著變化，圓度值進(jìn)一步增加，但堆積密實(shí)度沒有明顯變化，堆積休止角由于顆粒表面的進(jìn)一步圓形化而減??；在第三階段，當(dāng)圓度值增加到一定程度，表明整形作用已經(jīng)能夠達(dá)到改變骨料顆粒尺寸的程度，一些骨料顆粒發(fā)生尺度上的轉(zhuǎn)化，整體顆粒尺寸降低，堆積密實(shí)度進(jìn)一步提高，但是卻增加了整體的內(nèi)摩擦力.

就整形后粗骨料配制混凝土的強(qiáng)度而言，除非達(dá)到整形過度，混凝土的強(qiáng)度沒有十分顯著的變化，因此作為次要考慮因素.然而混凝土工作性的變化更為顯著，結(jié)合骨料整形過程中的幾個(gè)階段，本實(shí)驗(yàn)中以15 min為分界線，分布討論整形后粗骨料的特征參數(shù)與流動(dòng)性的關(guān)聯(lián)性，結(jié)果見圖 8a.當(dāng)整形時(shí)間小于15 min時(shí)，粗骨料整形處于破損針片狀的階段，堆積密度的增加趨勢(shì)與混凝土流動(dòng)性的變化趨勢(shì)十分接近，說明在此階段堆積密度的變化是引起混凝土性能變化的主要因素，顆粒整形對(duì)于混凝土性能的優(yōu)化效果在于對(duì)針片狀顆粒的轉(zhuǎn)化；當(dāng)整形時(shí)間超過15 min后，針片狀大多已經(jīng)轉(zhuǎn)化完成，粗骨料整體品質(zhì)有所提高，這時(shí)顆粒圓度值的變化趨勢(shì)與混凝土坍落度變化呈現(xiàn)相關(guān)趨勢(shì)，這說明在整形后期，混凝土流動(dòng)性的變化主要是由于顆粒形貌的圓形化造成的.

堆積密度與圓度值，兩者交互影響混凝土流動(dòng)性，在不同階段分別作為影響混凝土流動(dòng)性能的關(guān)鍵特征參數(shù).這也對(duì)未來配合比設(shè)計(jì)中有關(guān)粗骨料信息識(shí)別提供方向：品質(zhì)差的骨料以其堆積密度作為主要調(diào)控參數(shù)，而品質(zhì)較好骨料以其圓度值作為調(diào)控參數(shù).同時(shí)，在本研究中提出的堆積休止角，作為綜合評(píng)價(jià)骨料間內(nèi)摩擦力的參數(shù)，與混凝土流動(dòng)性具有更為直接的關(guān)聯(lián)性，見圖8b.堆積密度與圓度值是從理論上解釋整形后粗骨料對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響規(guī)律，而堆積休止角是從更為粗獷的角度，從混凝土流動(dòng)的整體角度出發(fā)，提出了一種新的評(píng)價(jià)粗骨料的方式.

值得注意的是，本研究所采用的模擬整形設(shè)備為小型球磨機(jī)，與大型機(jī)械設(shè)備存在一定的差異性，因此本文的整形時(shí)間在工業(yè)生產(chǎn)階段不具備參考意義；在實(shí)際生產(chǎn)中，宜通過本研究的骨料特征為調(diào)控指標(biāo)，優(yōu)化大型機(jī)械設(shè)施的生產(chǎn)過程參數(shù)，獲得所需要性能特征的骨料.

a 堆積密度與圓度

b 休止角

3結(jié)論

本文利用小型球磨機(jī)對(duì)粗骨料進(jìn)行顆粒整形，研究整形過程中粗骨料基本特征的變化以及對(duì)所生產(chǎn)混凝土性能的影響規(guī)律，得出以下結(jié)論：

(1) 隨著整形時(shí)間增加，粗骨料堆積密度先增加后平穩(wěn)，而后進(jìn)入下一個(gè)增加趨勢(shì)；圓度值隨整形進(jìn)程而顯著增加，后期趨于平緩；堆積休止角呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì)，當(dāng)整形時(shí)間過長又會(huì)出現(xiàn)增長.從粗骨料顆?；咎卣髯兓嵌确治觯梢詫⒄芜^程分為三個(gè)階段：針片狀顆粒轉(zhuǎn)換階段，粗骨料棱角的消除階段和顆粒破碎階段.

(2) 整形后粗骨料流動(dòng)度有較大提升，但是過度整形會(huì)降低流動(dòng)度；初步整形粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度無顯著影響，在本實(shí)驗(yàn)條件下整形時(shí)間超過25 min，對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生副作用；

(3) 在整形前期，堆積密度是影響混凝土流動(dòng)性的關(guān)鍵參數(shù)，整形后期，粗骨料顆粒形貌的圓形化是影響混凝土流動(dòng)性的主要因素；堆積休止角作為綜合評(píng)價(jià)粗骨料顆粒間內(nèi)摩擦力的參數(shù)對(duì)于整形后粗骨料與流動(dòng)性的關(guān)聯(lián)性最為緊密.

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Research on the Characteristic of Coarse Aggregate After Particle Shaping and the Influence on the Concrete Performance

ZHAO Ming1,2, ZHANG Xiong1,2, ZHANG Xiaole1,2, LI Yanggen3

(1. Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China; 2. School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, Chnia; 3. Xiamen Meiyi Group co., Ltd., Xiamen 361027， China)

Abstract：By using small ball mill as the shaping source, the change of basic characteristics of coarse aggregate after particle shaping was studied and correlation analysis was conducted between the aggregate characteristics and its application performance. The results show that according to the change of the coarse aggregate particles, the shaping process is divided into three stages: transformation stage of elongated and flaky particles, roundness improve stage and particle crushing stage. Appropriate particle shaping process can make the aggregate use in the concrete to increase significantly the flowability of concrete and not to reduce the strength, but excessive shaping will be harmful to the flowability and strength. In the early stage of the particle shaping, packing density increasing caused by needle flake transformation is the key parameters affecting the concrete flowability. In the latter particle shaping process, roundness of coarse aggregate is the main factors influencing the concrete flowability. As a comprehensive parameter to evaluate the friction between the coarse aggregate particles, angle of repose of aggregate particles has high correlation with the flowability of concrete.

Key words：coarse aggregate; particle shaping; packing density; roundness; angle of repose

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中圖分類號(hào)：TU528

通訊作者：張雄(1956—)，男，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)與功能材料.E-mail:zhangxiong@#edu.cn

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(51378391)

收稿日期：2015-03-25

第一作者： 趙明(1989—)，男，博士生，主要研究方向?yàn)榛炷列阅芑纠碚?E-mail：zhaoming_tj07@163.com