集料特性对T梁C50混凝土性能的研究

集料特性对T梁C50混凝土性能的研究

杨芳芳

杨芳芳

（四川路桥华东建设有限责任公司，四川，成都，610200）

【摘要】针对当前我国集料普遍存在粒形较差、级配不合理等问题，开展了碎石的粒形与2.36~4.75mm颗粒含量以及机制砂的细度模数对混凝土性能的影响研究。结果表明：经整形的碎石所配制混凝土的工作性与力学性能更优，且碎石中2.36~4.75mm颗粒对混凝土的工作性、抹面性均会产生不利影响，应严格控制集料中2.36~4.75mm的含量<3%。同时，采用粗砂配制T梁混凝土时，机制砂的细度模数越小，胶凝材料、水用量以及砂率均可适度的降低，其中机制砂的细度模数不宜大于3.4。

【关键词】T梁混凝土；集料；粒形；细度模数

引言

后张法预应力T梁对混凝土的强度、工作性等指标均提出了较高的技术要求。一般而言，T梁C50混凝土的配制强度不低于62MPa，且考虑T梁预应力张拉以及早期开裂的控制需要，7d强度应大于50Mpa，28d的强度不宜高于70Mpa。同时，T梁混凝土入模坍落度宜控制在160±20mm，且出机坍落度不宜超过180mm。集料是混凝土的重要组成部分之一，约占混凝土体积的60%~70%，除作为经济性填充料外，其对混凝土的力学性能、工作性能均有显著的影响[1]。

1．原材料及试验方法

1.1试验原料

（1）水泥华新水泥有限公司生产的堡垒牌P?O42.5水泥，密度为3.1Kg/m3，标准稠度为26.5%，初凝176min，终凝235min，28d的抗压强度为48.5MPa。

（2）集料粗集料选用1#、2#、3#三种碎石，各碎石的颗粒级配如表1所示；细集料选用3种细度模数（Mx）分别为3.65、3.40、3.25的机制砂。

（3）减水剂采用GRL聚羧酸系高效减水剂。

1.2试验方法

新拌混凝土的工作性能按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》[2]进行测试，硬化混凝土的力学性能按《普通混凝土力学性能试验方法标准》[3]进行测试。

2．结果与讨论

2.1粗集料粒形对混凝土性能的影响研究

图2混凝土的工作性

研究了整形（图1(a)）与未整形（图1(b)）两种碎石所配制混凝土性能的差异性，试验结果如表2、图2所示。对比B0与B1组可以看出：在相同配比下，整形碎石因具有粒形方正、不含针片状颗粒等特点，配制的混凝土（B0）粘聚性、流动性良好；而未整形碎石所配制的混凝土（B1）的工作性较差，存在混凝土板结、流动性差、粗集料包裹不佳等问题。二者强度虽都已达到设计要求，但是B0混凝土的力学性能显著优于B1混凝土，这主要是由于整形后混凝土针片状含量降低，粗集料的棱角得以改善所致。同时，通过对未整形的碎石混凝土的配合比进行调整，适当增加胶材用量，砂率增大1%，B2混凝土的工作性与力学性能虽有所改善，但相比B0，B2中水泥用量与用水量均增大，且达到相同的流动性时，减水剂掺量需增大0.1%，增大了混凝土的生产成本。

2.2粗集料中2.36~4.75mm颗粒含量对混凝土性能的影响

T梁混凝土碎石的粒径不宜过大或过小，过大的碎石易造成拌合物的不连续性且和易性较差；过小的碎石会增大混凝土的粘性，使得混凝土中气泡周围的张力增大，气泡不宜排出，T梁混凝土碎石以5~20mm连续级配为宜[4]。因碎石在加工、储运及使用过程中易造成离析，故采用9.5~19mm的1#碎石分别与4.75~9.5mm的2#和3#碎石进行二级掺配。复配后的粒级D1、D2和D3均满足5~20mm的连续级配，但是2.36~4.75mm的颗粒含量差异较大，分别为5.4%、2.8%、1.2%。进而探究了2.36~4.75mm颗粒含量对混凝土性能的影响。

从实验结果可知：当2.36~4.75mm含量较高，约5.4%(D1组)时，混凝土拌合物不论是在外观还是抹面性而言，混凝土均显粗涩。随着2.36~4.75mm含量降低至3%以下，4.75mm逊径含量降低至5%以下时，混凝土的工作性能得到了明显的改善。这是因为：2.36~4.75mm颗粒既难以像细颗粒一样改善砂浆性能，又因为粒子干涉作用而不能很好的填充粗骨料的空隙，改善粗骨料的级配。同时，因其颗粒表面积较大，需更多的浆体，易引起包裹粗骨料的浆体不足。可见，2.36~4.75mm颗粒对混凝土的工作性能是不利的，在实际控制中，2.36~4.75mm的含量应不高于3%，4.75mm筛的通过率应不大于5%。

2.3机制砂的细度模数对混凝土性能的影响

考察了细度模数分别为3.65、3.40、3.25的机制砂对T梁C50混凝土性能的影响，结果表明：机制砂的细度模数对混凝土的力学性能影响较小，但是对拌合物的工作性能有显著的影响。当细度模数较大（Mx=3.65）时，单一的提高混凝土的砂率（44%增大至46%）难以改善拌合物的工作性能，需增加浆体的体积才能解决混凝土粗涩，粘聚性差的问题。

3．集料的选取原则与技术要求

T梁混凝土使用的粗集料的强度、压碎值、级配、针片状含量、含泥量、表观密度等，细集料的级配、压碎值、含泥量、表观密度等，云母、硫化物及硫酸盐以及有机质含量等应满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011及其它规范Ⅱ级的要求。同时，集料还应满足以下要求：

（1）碎石粒形T梁混凝土应选择无明显棱角的或者无尖锐棱角的碎石作粗集料为佳。

（2）碎石级配粗集料应选择5~20mm连续级配碎石，严格控制全级配中2.36~4.75mm粒径含量不高于3%，4.75mm粒径含量不大于5%。同时，应采用4.75～9.5mm、9.5～19mm二级掺配使用。

（3）细集料级配当使用粗砂配置机制砂混凝土时，宜保证机制砂的级配良好，当用水量和水泥用量一定的情况下，应选择能使混凝土拌合物获得适中流动性、良好粘聚性及保水性的最佳砂率。特别地，机制砂的细度模数不宜大于3.4。

4．结论

（1）相比未整形碎石，整形碎石配制的混凝土的工作性与力学性能均更优，故T梁混凝土用粗集料宜选择粒形方正、针片状含量较低的碎石，且尽量采用专门的机组进行整形。

（2）T梁混凝土用粗集料中，随着2.36~4.75mm含量以及4.75mm逊径含量的降低，对混凝土的力学性影响较小，而工作性却得到了显著的改善，在实际生产控制中，4.75mm逊径含量应<5%，2.36~4.75mm的含量应<3%。

（3）机制砂的级配对混凝土的工作性有显著的影响，细度模数越小，混凝土拌合物的工作性能越好。且在工作性能基本相当时，细度模数越小，所需的浆体体积减小，降低了混凝土的生产成本，其中机制砂的细度模数不宜大于3.4。

参考文献：

[1]宋开伟.粗集料对混凝土抗折强度影响的研究[D].重庆大学,2005.

[2]GB/T50080-2002,《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》[S].

[3]GB/T50081-2002,《普通混凝土力学性能试验方法标准》[S].