反擊石在混凝土中應(yīng)用的研究

何玉龍，孫碧遠(yuǎn)，李成祥

（長春冀東水泥混凝土有限公司，吉林 長春 130031）

0 引言

隨著建筑行業(yè)的技術(shù)不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)對混凝土的工作性和強(qiáng)度等級要求越來越高，這就要求有合適的原材料來滿足混凝土的性能。碎石存在于混凝土中不僅起到骨架的作用，更重要的是填充空隙和減少混凝土在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生的收縮[1]，作為主要原材料其質(zhì)量對混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度舉足輕重?；炷恋暮暧^物理力學(xué)性質(zhì)、變形破壞特征和工作性很大程度上取決于粗骨料的級配等細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征[2-3]，尤其是高性能混凝土對碎石的級配要求更為嚴(yán)格。從微觀結(jié)構(gòu)來看，骨料本身的幾何尺寸、形狀等因素都會(huì)影響混凝土界面區(qū)的均勻程度[4-5]。而反擊石圓潤粒形的特點(diǎn)在改善混凝土工作性方面脫穎而出，所以近年來反擊式破碎機(jī)在碎石破碎中得到廣泛的應(yīng)用。由于其破碎的石子棱角較少，將其應(yīng)用在混凝土中能改善碎石的級配，極大地改善混凝土的流動(dòng)性，增加混凝土的密實(shí)度，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。本文通過實(shí)際試配試驗(yàn)和理論分析，研究了反擊石在普通混凝土中的作用，為實(shí)際生產(chǎn)和工程應(yīng)用提供理論與工程參考依據(jù)。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥：唐山冀東 P·O42.5 級普通硅酸鹽水泥，性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥性能指標(biāo)

粉煤灰：采用Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度（45μm 篩余）12.5%，需水量比為 100%。

礦粉：采用 S75 級，密度 2.89g/cm3，比表面積416m2/kg，燒失量＜1.6%。

外加劑：聚羧酸系母液復(fù)配，減水率不小于 22%。

細(xì)骨料：天然河砂，細(xì)度模數(shù) 2.6，表觀密度2560kg/m3，堆積密度 1840kg/m3。

粗骨料：采用 5～25mm 連續(xù)級配的碎石和 20mm單粒級的反擊式破碎石，表觀密度 2780kg/m3，堆積密度 1640kg/m3，壓碎值＜8%。粗骨料外觀見圖1。

圖1 粗骨料顆粒

1.2 試驗(yàn)方法

混凝土性能試驗(yàn)方法按如按照 ASTMC305 方法，將膠凝材料、細(xì)骨料、粗骨料先攪拌均勻，再將外加劑和水混合均勻后拌合?；炷凉ぷ餍阅馨磭覙?biāo)準(zhǔn)GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測定?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度按國家標(biāo)準(zhǔn) 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)行測定，采用 100mm×100mm×100mm 立方體試件。

混凝土配合比按照表2 進(jìn)行配制，采用反擊石取代碎石的方法觀察反擊石對混凝土坍落度和抗壓強(qiáng)度的影響。表2 中的試驗(yàn)編號 1 和 7 分別作為兩組試驗(yàn)的空白試驗(yàn)。

表2 混凝土配合比 kg/m3

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

混凝土性能測試結(jié)果見表3。

表3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 反擊石對混凝土流動(dòng)性的影響

對于 C30 混凝土，基準(zhǔn)混凝土初始坍落度為220mm，當(dāng)反擊石摻量分別為 10%、20%、30%、40%、50% 時(shí)，混凝土坍落度分別提高 2.3%、4.5%、9.1%、11.4%、13.6%；對于 C60 混凝土，混凝土初始坍落度為 210mm，當(dāng)反擊石摻量分別為 10%、20%、30%、40%、50% 時(shí)，混凝土坍落度分別提高了 4.5%、11.4%、18.1%、13.6%、9.1%。C30 混凝土坍落度隨反擊石摻量增加而提高，C60 混凝土的坍落度在 30% 反擊石摻量時(shí)大幅度增加，超過 30% 后坍落度增加幅度下降，而且混凝土的和易性在 30% 摻量時(shí)最佳。

由此可見，反擊石摻量不高于 30% 可以在很大程度上提高混凝土的坍落度，超過 30% 時(shí)坍落度增加幅度不明顯。反擊石之所以能提高混凝土坍落度是因?yàn)榉磽羰Ｐ螆A潤、棱角少，在拌合物中起到了滾珠作用，拌合時(shí)能夠減少骨料之間的摩擦力，減少拌合物之間的粘滯力，提高拌合物的流動(dòng)性。在 C60 混凝土中坍落度增加幅度之所以隨著反擊石的摻量的增加而下降是因?yàn)榉磽羰瘬搅砍^ 30% 時(shí)破壞了碎石的級配結(jié)構(gòu)，削弱了碎石在拌合物中的滾珠效應(yīng)。而 C30 混凝土的砂率較大，有足夠的砂漿包裹粗骨料。

3.2 反擊石對混凝土強(qiáng)度的影響

由圖2 可見，反擊石摻量在 10%、20%、30%、40%、50% 時(shí)，C30 混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度與空白試驗(yàn)比分別提高了 4.2%、5.9%、8.7%、8.4%、9.0%，C30混凝土在反擊石 30% 摻量之前強(qiáng)度增長幅度較大，摻量超過 30% 后其抗壓強(qiáng)度增加幅度趨于平穩(wěn)。C60 混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度與空白試驗(yàn)相比分別提高了 2.6%、8.3%、10.5%、7.9%、7.6%。在 30% 摻量時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值 10.5%，而超過 30% 摻量后強(qiáng)度增加幅度逐漸減小。由此可見，隨反擊石可在一定程度上提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。

圖2 反擊石摻量對混凝土 28 天抗壓強(qiáng)度的影響

反擊石圓潤粒形使其可以均勻地分布在漿體中，可以更加均勻的承受外部荷載。混凝土抗壓強(qiáng)度在反擊石摻量超過 30% 后增加幅度較小，這是因?yàn)榉磽羰〈糠炙槭紫葴p少了碎石中的針片狀含量，使混凝土振搗時(shí)更容易填充密實(shí)，提高了混凝土的密實(shí)性。但當(dāng)反擊石摻量過高時(shí)破壞了粗骨料級配結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，反而影響了混凝土的密實(shí)度，所以強(qiáng)度增加幅度會(huì)減小。綜上，反擊石可在一定程度上提高混凝土的流動(dòng)性和抗壓強(qiáng)度，但摻量不宜超過 30%。

4 結(jié)論

（1）反擊石圓潤粒形可在一定程度上提高混凝土的流動(dòng)性，尤其是當(dāng)摻量在 30% 時(shí)顯著提高了 C60 混凝土的坍落度，最大可提高 18.1%，隨著反擊石摻量進(jìn)一步提高 C60 混凝土坍落度增加幅度逐漸減小。

（2）C30 和 C60 混凝土抗壓強(qiáng)度隨反擊石摻量增加逐漸提高，小于 30% 摻量之前抗壓強(qiáng)度增加幅度呈線性增加，在 30% 摻量時(shí) C60 抗壓強(qiáng)度增加幅度達(dá)到最大值為 10.5%，超過 30% 摻量時(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度提高幅度減小。所以建議混凝土用反擊石摻量應(yīng)控制在30% 以內(nèi)。

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