骨料级配优化对混凝土胶凝材料用量的影响

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1、第6期广东水利水电No．62014年6月GUANGD0NGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERJun．2014骨料级配优化对混凝土胶凝材料用量的影响蔡杰龙，杨永民，李伟(广东省水利水电科学研究院，广东省水利重点科研基地，广东广州510635)摘要：骨料级配优化对于改善混凝土工作性能和节省胶凝材料用量具有重要的意义。该文分别对粗细骨料级配进行优化得到堆积密度大、空隙率小的细骨料和粗骨料，并分2种类型(直卸、泵送)和3种标号(C20、C25、C30)进行混凝土配合比试验对比骨料级配优化前后单方混凝土胶凝材料用量，最后通过实例进行验算。

2、试验结果表明，当砂中0．315n3／n以下细砂含量控制在一定比例，并在连续级配的5—31．5mm碎石或5—25mm碎石中掺入一定比例的5～10mm石时，每in混凝土中胶凝材料用量均可得到一定程度的降低，与理论验算结果较为吻合。骨料级配优化可操作性强，适合在混凝土生产企业中推广。关键词：粗骨料；细骨料；级配优化；混凝土；胶凝材料用量中图分类号：TU528．041文献标志码：B文章编号：1008—0112(2014)06—0064—05随着建筑工程的蓬勃发展，混凝土的应用越来越广泛。然而面对激烈的市场竞争，混凝土生产厂家迫切需要通过各种技术手段降低企业

3、生产成本才能适应市场的发展。在混凝土拌合物中，水泥浆体填充砂、石空隙，并包裹砂、石表面起润滑作用，使混凝土获得施工时必要的和易性，而砂、石骨料在混凝土中起着骨架作用。为此，优化粗细骨料级配使粗细颗粒配合得当，细骨料填充粗骨料空隙，水泥浆填充细骨料空隙，可实现在一定程度上减少空隙率并达到降(a)骨料级配优化前低胶凝材料用量的目的。然而，级配优化理论所建立的理想模型与实际应用存在很大差别。在实际生产过程中，几乎所有砂石都是直接使用，并未经过任何级配优化处理，天然骨料堆积形成的空隙往往空隙率较大，如图1(a)所示，仍然具有较大的空间可降低，而骨料级配优化

4、后的堆积空隙率则可得到明显的降低，如图1(b)所示，这对于生产企业来讲预示着粗细骨料级配优化存在巨大的经济效应l2，。鉴于此，本文通过(b)骨料级配优化后优化粗细骨料级配并将级配优化前后的粗细骨料应图1骨料颗粒堆积模型示意用在混凝土中，以对比骨料级配优化对单方混凝土1试验胶凝材料用量的降低作用，然后结合实例进行验算，1．1主要原材料为企业合理使用粗细骨料和降低生产成本提供重要1．1．1水泥的参考依据。本试验采用广东塔牌集团生产的P·II42．5R水泥，其基本物理性能如表1所示。收稿15t期：2014—02—17；修回日期：2014—03—14作者简

5、介：蔡杰龙(1987)，男，硕士，助理工程师，主要从事水泥混凝土及外加剂等建筑材料研究。·64·2014年6月第6期蔡杰龙。等：骨料级配优化对混凝土胶凝材料用量的影响No．6Jun．2014表1水泥的基本物理性能1．1．2细骨料1．1．3粗骨料天然河砂，属于级配Ⅱ区，细度模数为2．60～共有3种不同尺寸的碎石，均属花岗岩碎石，5～2．80，表观密度为2670kg／m，含泥量为0．8％，31．5mm碎石和5～25mm碎石连续级配，基本物理0．315rnm以下细砂含量为8．12％。指标如表2所示。表2粗骨料基本物理指标1．1．4其它原材料由图2可知，随

6、着0．315mm以下细砂含量的不1)矿渣粉：$95矿渣粉，为广东韶钢嘉羊新型建断增大，从8．12％逐渐增大到31．0％时，细骨料松散材有限公司生产，表观密度为2．80g／em，28d活性堆积和紧密堆积的空隙率均先逐渐降低后逐渐升高。指数为98％；从试验数据可知，其在17．84％时空隙率达到最低，2)粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，为广州恒达资源综合利分别是41．44％和35．18％。从图2中松散堆积对应的用有限公司黄电粉煤灰加工厂生产，表观密度为空隙率来看，0．315mm以下细砂含量在20．20％和2．38g／era，28d活性系数为70％，需水量比为22．0

7、0％时空隙率也相对较低，分别为41．48％和41．47％，其对应的0．315mm以下细砂含量均可作为95％，烧失量为7．15％；3)减水剂：使用深圳五山萘系减水剂，固含量为工程参考指标。30％，pH=6．3，密度：1．10g／cm，减水率为20％。1．2试验方法1．2．1粗细骨料样品制备不同空隙率的细骨料主要通过控制0．315mm以下细砂含量进行调整，细骨料细度模数应控制在Ⅱ区中砂范围内；不同空隙率的粗骨料主要通过5～10mm石和5～31．5mm碎石或5～25mm碎石按比例搅拌均匀后进行测定，根据工程应用要求，直卸混凝土主要使用5—31．5mm碎石

8、，泵送混凝土主要使用5～25mm碎石。2试验结果与分析2．1骨料级配优化0-315mm以F砂含量／％2．1．1细骨料最低空