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摘要:砂石作为混凝土的原材料之一,其在混凝土混合料中占比较大,而砂石质量不达标,如粒径、粒形、强度等不满足要求,对混凝土质量的影响较明显。本文主要针对砂石质量对混凝土质量的影响做简要的阐述,以期望提高我国混凝土工程的施工质量,促建建筑工程的可持续发展。
关键词:砂石质量;混凝土质量;耐久性
1混凝土质量的影响因素
研究发现,建筑工程混凝土施工质量的受施工材料、浇筑过程、养护环境等多方面因素的影响,而施工原材是最为基础也为最为关键的因素之一,具体包括以下几方面。
(1)选用适宜的水泥量
在建筑工程混凝土配合比设计时,需要根据工程设计要求,选择合适的水泥类型,并根据混凝土强度要求,优化混凝土配合比,优化水泥用量,保障混凝土施工质量。但是,在实际工程中,由于混凝土配合比设计不满足要求,或者水泥用量大,使得混凝土在水化硬化过程内部释放出过多的水化热,结构内外出现温度差,从而导致结构出现裂缝,影响混凝土结构的耐久性。
(2)水灰比
在混凝土配合比设计中,水灰比是决定混凝土混合料的主要因素。研究发现,在混凝土试件配合比设计中,水灰比越大,混合料出现离析现象的可能性则会越大,且还会伴随混合料出现流浆现象,而降低混凝土试件结构的强度。因此,在混凝土试件配合比设计中,需要严格控制水灰比,从而确保混凝土试件性能处于最佳状态。
(3)砂石骨料
研究发现,砂石骨料与混凝土的性能有一定的关系,例如,骨料可以对混凝土的强度产生一定的影响,且对混凝土的抗冻性、抗裂性能均有一定的影响,并可以对混凝土的体积稳定性有直接的影响。接下来主要针对砂石骨料对混凝土质量的影响做详细的分析。
2砂石质量对混凝土质量的影响
我们习惯上把砂石作为混凝土中的骨料,是因为砂石强度高,可以对混凝土的强度起到很大的作用,因此砂石的强度对混凝土的质量有很大的关系。
2.1骨料和混凝土强度的关系
在混凝土应用初期阶段,主要使用塑性混凝土,其砂石的强度会对结构的强度产生很大程度的影响。例如,在上世纪50年代末期,我国混凝土构架厂层使用过干硬混凝土,该种类型的混凝土混合料中浆体含量相对较少、水灰比较低,其混合物没有坍落度,其工作度仅为20秒以上,仅应用于预制结构构件中。并且该种类型混凝土振捣较为困难,作业人员劳动强度较大,因此之后便不再应用该种混凝土。在上世纪末期开始应用流塑混凝土,其坍落度在100mm以上,砂石对混凝土强度的影响随着浆骨比的增大而逐渐减小。
但是,在水胶比一定时,砂石用量和粒径影响混凝土中界面过渡区的厚度和数量,因此,混凝土受砂石的强度的影响,例如,在下图中,当水胶比很大时,砂石粒径对混凝土的强度影响不明显,但是随着水胶比的减小,其对混凝土强度的影响逐渐明显。
2.2砂石在混凝土中的骨架稳定作用
研究发现,混凝土常用的岩石线膨胀系数约为5×10-6~13×10-6/℃,而水化硬化之后的硅酸盐水泥其线膨胀系数约为11×10-6~23×10-6/℃,硅酸盐水泥砂浆线膨胀系数约为岩石的2倍,如果混凝土中没有砂石填料,水泥净浆硬化之后会出现明显的收缩现象,在外部荷载作用之下,很容易出现贯穿裂缝。由图2可知,混凝土混合料的水灰比越大,砂石骨料对混凝土收缩的影响越大。
图2骨料含量对混凝土收缩的影响
2.3骨料粒径和粒形对混凝土性能的影响
(1)粒径的影响
研究发现,混凝土拌合物的水灰比越大,骨料粒径对混凝土的渗透性能影响越明显;而骨料粒径越大会降低混凝土的抗冻性能。
(2)粒形的影响
对于混凝土的强度与密实性而言,混合物的施工和易性时确保混凝土施工后质量的关键因素之一。而对于混凝土施工和易性,主要是与混合料中的骨料粒形有一定的关系。骨料粒形应均匀、等径球状。同时,若砂石骨料的表面粗糙度一致时,等粒径的骨料比表面积越小,拌合混凝土需要的用水量则越小,即在减小用水量的基础上即可实现施工和易性。
表1粗骨料对混凝土性能的影响
表1为某建筑工程中采用不同粗骨料配制的C60混凝土的性能比较,从表中可知,采用风化粗粒花岗岩,其坍落度为194mm时,其养护28d混凝土试块抗压强度为72.1MPa;而采用致密石灰岩,强度高,但是针片状颗粒含量较大,从而导致混合物拌合需要用水量增加,即在满足混凝土设计强度的水灰比时,其混合物的流动相相对较差。如果提高该混合物的坍落度,则需要增大用水量,会增加施工成本,且容易造成混凝土后期的干缩裂缝现象。而在表中,当采用该类型骨料配置的混凝土,其坍落度为148mm,其28d的抗压强度为69.2MPa。通过这种材料的对比分析发现,采用强度较低但是粒形较好的骨料对混凝土的强度较有利。
表2骨料针片状颗粒对自密实混凝土抗堵塞性能分析结果
骨料的粒形对混凝土的自密实性能具有较大的影响,表2为骨料针片状颗粒对自密实混凝土抗堵塞性能分析结果,从表中可得出,K53和K60、K61和K67两组类型的骨料相比,其配合比一致,其混合料的流动性能相同,K53和K67两种类型的骨料,其骨料中的针片状颗粒为5%,这两种类型的混合料可以较为顺畅的通过钢筋,表明混凝土的流动性较好;而K60和K61两种骨料中片石含量与其他组相比高了2%,从而遇到钢筋时堵塞。
目前,我国混凝土质量不达标,可能与砂石骨料质量有一定的关系,图3是粗骨料粒形对比,从图中可以清晰的看出粗骨料之间的差异。图3c为针片状石子粒形,从图3a中看不到针片状颗粒,而在图3b中可以看到针片状石料。
图3石子粒形的对比
3结论
综上所述,砂石作为混凝土的原材料之一,砂石的粒径、粒形、强度等对混凝土质量的影响较明显。需要在混凝土选材时,控制砂石料的强度、粒径、粒形等,从而提高混凝土施工和易性,保障混凝土工程施工质量,提高建筑工程的耐久性。
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