全机制骨料混凝土制备及骨料级配试验.docx

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1、全机制骨料混凝土制备及骨料级配试验1试验部分1.1 原料1)水泥,华新P.O42.5级普通硅酸盐水泥,比表面积3450cm2g;2)粉煤灰,I级,市售;3)矿渣粉,S105级,市售;4)碎石、机制砂、石粉,取自宜昌某石灰岩采石场,母岩抗压强度为112MPa,石粉亚甲蓝值2.2,碎石和机制砂分别经过相应设备整形后用作混凝土粗、细骨料;5)聚峻酸减水剂,武汉新绿博恩科技有限公司,减水率26.4%,含固量20.4%o1.2 主要设备单卧轴搅拌机,HJW-60,红武建筑仪器设备有限公司;标准恒温恒湿养护箱,河北中科试验仪器厂;全自动恒应力压力试验机,天津中路达仪器科技有限公司。1.3 混凝土配合比按照

2、表1所示配合比配制混凝土。1.4 混凝土性能检测1)按照GB/T50080-2016检测拌合物性能,控制坍落度不小于18Omm;扩展度不小于50Omm且允许偏差50mm;2)将混凝土试块养护至规定龄期,按照GB/T50081-2019检测试块抗压强度。2结果与讨论2.1 粗骨料级配按照表1和表2制备混凝土,将粗骨料最大粒径确定为19.0mm,按照表3调整9.5mm4.75mm与19.Omm9.5mm质量比进行粗骨料级配试验,试验结果见表3。由表3可知,随着9.5mm4.75mm粒级粗骨料比例增加,拌合物工作性呈现下降趋势。9.5mm4.75mm粒级粗骨料占比由10%增加到30%时,坍落度、扩展

3、度减小,但都符合要求。当9.5mm4.75mm粒级占比增力口到40%时,坍落速度较慢,扩展面不呈圆形,继续增加到50%时,扩展度仅18Omm,拌合物向一侧坍塌。这是由于细粒级粗骨料增多时,体系比表面积增大、吸附性增强,在用水量和浆体量不变的情况下,会降低拌合物工作性能。由表3还可看出,随着9.5mm4.75mm粒级粗骨料比例增加,混凝土强度呈现降低趋势,当9.5mm4.75mm粒级占比增加到30%时,混凝土28d强度已达不到C50要求。此外,9.5mm4.75mm粒级占比较低时(20%及以下),混凝土7d强度比3d强度增长15%左右,而9.5mm4.75mm粒级占比在30%及以上时,增长率则可

4、达30%以上。这说明9.5mm4.75mm粒级占比较高时,粗粒级骨料较少,骨架作用不强,混凝土早期强度较低,而随着水化作用生成C-S-H凝胶等水化产物,混凝土强度快速增长。同时,考虑到9.5mm4.75mm粒级能够填充19mm9.5mm粒级空隙,有利于提高密实度,所以保留9.5mm4.75mm粒级占比为10%,而不再继续降低。因此,确定粗骨料级配9.5mm4.75mm和19mm9.5mm质量比为10%:90%。2.2 细骨料级配按照表1和表4制备混凝土,按照表5进行细骨料级配试验。保证XlX3的级配和细度模数在JG/T568-2019规定的范围内。此外,因大部分砂石厂生产的机制砂都较粗,细度模

5、数较大,故设计两组超出JG/T568-2019标准级配范围的较粗组试验即X4X5。试验结果见表6o由表6和图1图5可知,拌合物工作性随细度模数呈现抛物线变化趋势,在细度模数为3.1时最好,在细度模数过小或过大时都会降低。细度模数为2.3和2.6时,拌合物流动性差,骨料裸露,工作性很差;细度模数为4.0时,出现浆骨分离和离析泌水,工作性明显不满足要求;细度模数为3.5时,流动性过大,黏聚性差,出现了泌水现象,也会对混凝土性能产生不利影响。这是因为细度模数较小时,细粒级整形机制砂过多,会吸附一定的自由水,形成的浆体量不足,不能完全填充骨料之间的间隙,也难以包裹较粗的骨料,使流动过程中骨料相互接触、

6、阻力较大,从而导致黏聚性过强、流动性降低,整体工作性变差;细度模数较大时,体系比表面积减小,包裹骨料所需的浆体减少,整形机制砂对水的吸附能力也降低,因此自由浆体所占比例增大,骨料间浆体厚度变大,可以明显减少砂浆流动过程中骨料间的内摩擦力,达到改善混凝土流动性的作用,但细度模数过大时,细粒级整形机制砂过少,包裹性不足,黏聚能力变差,易出现离析泌水和浆骨分离。由表6和图1图5还可知,混凝土28d抗压强度在细度模数为3.1时最高,可达到59.50MPao在细度模数为2.6时,1.18mm以上粒级的整形机制砂过少,难以有效填充更粗的骨料之间存在的空隙,不仅降低了体系密实度,还使得大量水和胶凝材料填充到

7、这些空隙之中,无法发挥应有的作用。此外,细粒级整形机制砂过多,吸附了一定的自由水,导致可用于水化反应的水分减少,减弱了水化反应程度,再加上细度模数小时拌合物流动性差,难以形成致密均匀的结构体系,从而导致混凝土抗压强度相对较低。细度模数为3.5时,骨架支撑作用相对较强,对更粗的骨料留出的大空隙的填充作用也更强,且细度模数大时拌合物工作性好,浆体流变性能优异,能够获得较为致密均匀的微观结构,因此其抗压强度高于X2的抗压强度,但相比于X3,其细粒级整形机制砂过少,会降低体系密实度,使得大量水、胶凝材料等被迫用于填充空隙,削弱水化作用,并留下较多孔隙,会降低混凝土强度。3结论1)粗骨料级配对混凝土工作性能有着重要影响,9.5mm-4.75mm粒级比例增加会降低混凝土工作性能和力学性能。当9.5mm4.75mm粒级占比不超过20%时,混凝土力学性能可达到C50标准,但9.5mm4.75mm粒级达到30%时,混凝土28d抗压强度低于50MPa。2)拌合物工作性和混凝土28d抗压强度在细骨料细度模数为3.1时最好,工作性在细度模数过小或过大时都会降低。3)通过调控粗、细骨料级配,完全能用全机制骨料制备出性能符合要求的C50混凝土,而不需要搭配使用天然骨料。

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