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1、普通混凝土骨料最小空隙率的探讨徐飞(扬州大学水利与建筑工程学院,江苏扬州225001)[摘要]本文分析了影响混凝土骨料空隙率的主要因素:级配、粒子干涉、大颗粒的挡板效应、砂率等。提出实践中设计最小空隙率骨料的简单方法。[关键词]混凝土;骨料;空隙率[中图分类号]TU528101[文献标识码]A[文章编号]1002-3550(2004)03-0017-02TheresearchofminimalfractionvoidofconcreteaggregateXUFei(CollegeofHydraulicandCivilEngineer
2、ing,YangzhouUniversity,YangzhouJiangsu225001,China)Abstract:Thecausesoffractionvoidofconcreteaggregatearediscussedinthepaper,itincludes:grainsinteraction、walleffectofcoarsegrainsandsandratio.Asimplewayofdesigningminimizedfractionvoidaggregateispresented.Keywords:concre
3、te;aggregate;fractionvoid而且会影响混凝土拌合物的和易性,硬化后混凝土受力时针片状颗粒易断裂,降低了混凝土强度和耐久性。0前言混凝土施工配合比应该经济合理,各组成材料必须符合相关的技术要求,在不影响混凝土强度和耐久性的前提下,采用多种措施减少水泥用量,如掺外加剂、粉煤灰等。从价格、和易性、强度和耐久性等方面考虑,最小空隙率或最大容重的混凝土骨料是最经济的。天然或人工轧制的骨料很难完全符合级配的要求,生产实践中,可用两种或两种以上的骨料混合满足级配要求。过去曾对骨料级配进行了大量的研究,试图建立最优的理想级配曲
4、线,得到的大部分理论曲线都是抛物线型曲线,根据假定的最优理论级配曲线,用试算法确定各级配骨料的混合比例可得到理论最大容重或最小空隙率的骨料。实际工程中按此方法得到符合最优理论级配的骨料往往是不经济的,因为影响骨料容重和空隙率的因素不仅有级配,而且有颗粒的形状和骨料的装实方法等。本文结合生产实践的经验对骨料空隙率进行了分析研究。图1发生粒子干涉的骨料图2无粒子干涉的骨料从理论上来分析,若两种或多种骨料的颗粒之间较大颗粒的空隙由次一级颗粒填充且不发生粒子干涉,则存在一个合理的比例,使混合骨料的空隙率最小或容重最大。实际生产应用时,骨料的
5、粒子之间肯定存在干涉或部分干涉的现象,但我们仍可以把不同粒级的骨料按不同比例配合求得最小的空隙率或最大的容重。例如以单粒级20mm～40mm碎石和单粒级5mm～10mm碎石按不同比例混合振实,测出混合骨料容重,结果如表1。结果表明:在20mm～40mm的粗骨料中加入适量细石子可增加骨料的容重、减少空隙率,但细石子加入超过30%以上时,观察发现,混合料不能充分利用大颗粒填充空间,大颗粒有1骨料的粒子干涉普通混凝土骨料,要达到最小空隙率和最大容重,必须是前一级颗粒之间的空隙,由次一级小颗粒填充,再所余空隙由再次小的颗粒填充。填充空隙颗粒
6、的粒径不大于间隙之距离,否则会发生干涉现象,发生干涉现象无疑会影响骨料的容重和空隙率,图1中A粒子大于上一级颗粒的空隙,使大颗粒排列空间增大,空隙增大,起到松散排列作用。骨料的形状对空隙率有较大影响,接近于正多面体的合理级配骨料,空隙率小,拌制的混凝土和易性好,易密实。但是骨料中针片状颗粒不仅会引起粒子间的干涉,增加骨料的空隙,用量多,混凝土拌合物易发生流浆等离析现象,如图5(a)。砂率较大时,需水泥包裹的骨料总表面积大,水泥浆用量多,或者混凝土拌合物易发生干涩和离析现象,施工时还易产生粗骨料沉在模板底部,砂浆上浮,造成混凝土不均匀
7、的现象,如图5(b)。经验说明太粗和太细的砂都不宜生产混凝土,太粗砂使混凝土拌合物干涩、泌水、离析,太细砂需水泥浆也较多。松散排列现象,细石子超过50%,体积密度和空隙率变化不明显,但由于骨料颗粒总体变小,其总表面积变大,亦需较多水泥浆包裹。施工振捣时,出现大颗粒下沉,小颗粒上浮,使混凝土不均匀。表1不同级配碎石配合时的振实容重和空隙率配合比单粒级20mm～40mm40%50%60%70%80%100%单粒级5mm～10mm60%50%40%30%20%0%振实容重/(kg/m3)158015801620164016001530空隙
8、率/%4014401438193811391642132粗大颗粒的挡板效应生产混凝土时采用粒径大于40mm粗大颗粒,可使骨料的表面积变小,混凝土的用水量和水泥用量会随骨料最大粒径的增加而减少,对低强度贫水泥的混凝土工程是合适的,可以降
