碎石對干硬性混凝土的抗折強度影響試驗研究

卓亮

（上海美路工程勘測有限公司，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，碎石的顆粒級配、含泥粉量、壓碎值、針片狀含量等指標對混凝土的抗折強度影響很大，碎石的各參數(shù)最大優(yōu)化，對混凝土強度的提高有所幫助。根據(jù)多年的檢測經(jīng)驗，機場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，控制好碎石的質(zhì)量，可以保證混凝土抗折強度，達到了控制了工程質(zhì)量的目的。

二、碎石的顆粒級配

碎石級配的好壞直接影響混凝土的密實性，從而影響混凝土的抗折強度，干硬性混凝土碎石同樣采用了連續(xù)級配的要求，機場道面混凝土的碎石級配要求如表1。

表1 粗集料的級配范圍

例如山東日照機場，當?shù)氐乃槭壟洳?，且連續(xù)級配有斷檔的現(xiàn)象。為更好的控制碎石的級配符合表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%四種分粒徑級配混合而成的連續(xù)級配。由于混凝土在振實狀態(tài)下成型的，為了更好的優(yōu)化碎石的顆粒級配，在滿足表1的要求下，按下列的比例進行振實緊密密度試驗如表2。

表2 緊密密度試驗

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

表3 抗折強度試驗

從表3可以看出，相比之下，28天抗折強度序號3比例強度略高。雖然不是很明顯，但在滿足規(guī)范要求的同時，15%：20%：30%：35%是最優(yōu)比例。由此可以看出，碎石的顆粒級配越好，空隙率越小，同時振實狀態(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度，經(jīng)過大量的試驗證明，碎石的大粒徑含量越多，會造成抗折強度下降，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，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的碎石會被折斷，強度會大大的提高，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，抗折強度高低完全依賴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度，更影響混凝土的抗折強度，經(jīng)驗證明碎石含泥粉量增加，抗折強度會顯著降低。泥粉對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，混凝土的需水量會有所提高，用水量增多造成水灰比變大，強度自然而然就會降低?；炷恋母煽s變形和耐久性同樣受到泥粉含量的影響。所以說泥粉含量多少是碎石非常重要的技術(shù)指標之一，機場道面混凝土為保證抗折強度不小于設(shè)計強度5.0MPa，必須嚴格控制混凝土的泥粉含量。例如：杭州蕭山國際機場G20峰會專用停機坪工程，碎石產(chǎn)地來自于安徽銅陵，根據(jù)規(guī)范要求，碎石的含泥量不大于0.5%，但礦上送來的碎石含泥量結(jié)果如表6，

表6 碎石的含泥粉量試驗

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

從表7可以看出混合級配碎石含泥量等于0.5%，符合規(guī)范要求。于是在試驗室分別對兩種樣品進行配合比試驗，試驗結(jié)果抗折強度如表8，

表8 抗折強度試驗

從表8可以看出，含泥量對混凝土的抗折強度影響很明顯，我們又做了碎石的亞甲藍試驗，確定MB＜1.4，判斷以石粉為主的碎石。但是它對混凝土的抗折強度影響一樣很明顯。因為泥粉包裹在碎石的表面，在碎石和水泥砂漿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，沒斷的碎石表面是一層白灰色的泥粉。而沖洗過的碎石，斷面上斷裂的碎石很多，即使沒斷的大粒徑碎石表面也是干凈的，抗折強度明顯提高。在此經(jīng)驗之上，所有進場碎石要嚴格控制含泥粉量，因此采用了在礦上沖洗一次，進施工現(xiàn)場再沖洗一次的辦法。有效的保證了混凝土的抗折強度和耐久性。

五、巖石的抗壓強度和壓碎值

巖石的抗壓強度的高低也影響混凝土的抗折強度，理論上講巖石的強度越高，配制出來的混凝土強度就越高。壓碎值的高低也是反應碎石強度的表現(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度，也影響混凝土的耐久性。例如：杭州G20峰會專用機坪工程，當?shù)赜袀€礦生產(chǎn)砂巖性質(zhì)的碎石，它的抗壓強度、壓碎值和安徽銅陵石灰?guī)r碎石比較如表9，

表9 巖石的抗壓強度和壓碎值試驗

從表中可以看出，石灰?guī)r配制混凝土的強度略高于砂巖。因為砂巖的內(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，巖石的抗壓強度高，壓碎值偏低。同時砂巖的吸水率在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。進行配合比設(shè)計時必須考慮這部分水的用量，為保證現(xiàn)場施工，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。所以配置出來混凝土抗折強度，石灰?guī)r偏高，砂巖偏低。在杭州G20峰會機坪工程中，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，細長的狀態(tài)，比方圓、扁圓的碎石更容易被破壞，配制混凝土，不僅抗折強度低，而且對于新拌混凝土和易性、工作性也有所影響。經(jīng)驗證明，隨著針片狀含量增多，混凝土的抗折強度會降低。從混凝土折斷面上分析，針片狀都會被折斷，對強度的提高并沒有必然的幫助，因為針片狀顆粒只需很小的外界壓力就會被折斷，不能抵抗更大的破壞力，反而會加速混凝土被折斷的時間，造成抗折強度很低。機場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，機場選用碎石的針片狀含量基本上控制在4%～6%之間，這個含量對混凝土的抗折強度影響甚微。

七、結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，機場工程項目進度也隨之加快，我們這些工程技術(shù)人員要保證工程質(zhì)量提高，就必須加強對原材料的控制，碎石作為道面混凝土的原材料之一，顆粒級配、含泥粉量、巖石的抗壓強度和壓碎值、針片狀顆粒含量等技術(shù)指標要嚴格并統(tǒng)籌的控制，爭取把各項參數(shù)最大優(yōu)化，以保證混凝土的抗折強度，從而保證混凝土的耐久性?？偨Y(jié)以上經(jīng)驗，知道了如何控制碎石質(zhì)量，但有一定的局限性，爭取在以后的工作中，進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。