绿色高性能混凝土(粗骨料强度和坚固性)

1.强度

粗骨料在混凝土中起骨架作用,为保证混凝土的强度要求,粗骨料都必须致密并具有足够的强度。碎石的强度可用抗压强度和压碎指标值表示,卵石的强度只用压碎指标值来表示。

(1)岩石抗压强度测定。

将岩石制成边长50mm的立方体(或直径与高均为50mm的圆柱体)试件,在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。通常其抗压强度与所采用的混凝土强度等级之比不应小于1.5;火成岩强度不宜低于80MPa,变质岩强度不宜低于60MPa,水成岩强度不宜低于30MPa。碎石抗压强度一般在混凝土强度等级大于或等于C60时应检验,其他情况如有怀疑或必要时也可进行检验。

(2)碎石和卵石的压碎指标值测定。

将一定量的气干状态的10~20mm石子装入标准筒(内径152mm的圆筒)内,按规定加荷速度,加荷至200kN,稳定5s。卸荷后称取试样质量mo,再用孔径为2.5mm的筛进行筛分,称取试样的筛余量m1.按下式计算压碎指标值。

δ0=(m0-m1/m0)*100%

压碎指标值越小,表明粗骨料抵抗受压破碎的能力越强。压碎指标应符合表4-3和表4-4的规定。

(3)石子强度对混凝土性能影响。

天然石子一般都有很高的强度,即使是经强烈风化的低强度花岗岩,其岩石抗压强度也可达80~100MPa,因此,即便对于C50~C80的混凝土来说,石子本身的强度也不是最重要的,应引起注意的因素是石子的粒形、级配、表面状况及粒径等因素。这些因素既影响混凝土的强度,又影响新拌混凝土的工作性。因此,理想的石子应该是清洁的、颗粒接近等径状、针片状颗粒尽量少且级配良好的。

对石子如果控制了风化(软弱)颗粒、含泥(细粉)量,对强度不必要求太高,则破碎后的粒形好,等径状颗粒多,针片状颗粒少,对混凝土强度影响很小。由表4-5的实例可见,在相同配合比时,分别以深圳附近乌石谷致密石灰岩石子和深康风化粗粒花岗岩石子配制混凝土,测其坍落度和28d抗压强度。所用石子中深康风化粗粒花岗岩压碎指标达14%,但粒形好,混凝土的水胶比为0.31时,拌和物施工性能好,28d抗压强度达71.3MPa;乌石谷致密石灰岩的强度很高,但不仅针、片状颗粒多,多数是不够针、片状标准的长条状和扁状颗粒,水胶比为0.33时拌和物坍落度也只有148mm,此时混凝土28d强度为68.8MPa。这说明混凝土性能对水胶比要比对石子强度敏感,而石子的粒形对混凝土施工性的影响则更重要。

石子对混凝土强度的影响主要是界面。当石子和混凝土弹性模量差别很大时(例如低强度混凝土使用高强度石子),在水泥水化减缩和温度、湿度变化时,二者变形不一致,会导致界面产生微裂缝,成为混凝土的薄弱环节。如果二者弹性模量差别缩小,则界面结合可得到加强。轻骨料混凝土的强度可以大大高于轻骨料的强度,主要是由于界面的作用,轻骨料与水泥砂浆两者的弹性模量相当。

许多研究和实践表明,使用碎石时的混凝土强度比用卵石时高。但因卵石是长时间受水冲刷而成,软弱颗粒少,质地也比较均匀,故破碎的卵石也可用于强度配制等级在C60以下的高性能混凝土。

2.坚固性

有抗冻要求的混凝土所用粗骨料,要求测定其坚固性。即用硫酸钠溶液法检验,试样经五次循环后,其质量损失率不超过表4-6的规定。

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