粗骨料对高性能混凝土抗压强度的影响

粗骨料对高性能混凝土抗压强度的影响

邢　锋

(深圳大学　510000)

(清华大学　100084)

冯乃谦

　　【摘　要】　抗压强度为30MPa的砼中,砼受压破坏时粗骨料是完整的没受到破坏。而高性能砼

则由于砼强度比较高,砼破坏时粗骨料几乎完全断裂破坏。本文对不同品种的粗骨料在砼中的体积含量、最大粒径对砼强度的影响进行了试验,并根据试验结果得到了数学模型,用以评价不同品种粗骨料的性能。

　　【关键词】　粗骨料　高性能砼　粗骨料体积含量　最大粒径　抗压强度EFFECTOFCOURSEAGGREGATEONCOMPRESSIVESTRENGTH

OFHIGHPERFORMANCECONCRETE

XingFeng　　FengNaiqian

Innormalconcretewithcompressivestrengthabout30MPa,thecourseaggregateshavenotbeendam2agedwhentheconcretecrushedbycompressivetest1Butforthehighperformanceconcrete(HPC),allofthecoarseaggregatesinconcretearecrushedbythecompressivetestofconcrete1Theexperimentsfortheef2fectofthevolumecontentandmaximumsizeofdifferenttypesofcoarseaggregateoncompressivstrengthofconcretehavebeendone1Accordingtotheresultsofthetest,themathematicalmodelisattendedtoevaluatethepropertiesofthecoarseaggregates1

Keywords:Coarseaggregate,highperformanceconcrete,volumecontentofcoarseaggregate,maxi2mumsizeofcoarseaggregate,compressivestrength1

　　在砼抗压试验破坏过程中,可以观察到强度为

30MPa左右的砼破坏时,其中的粗骨料几乎是完整

(5)粗骨料:①硬质砂岩碎石,比重2165,吸

水率0159%,空隙率3912%,Dmax=20mm;②石英片岩碎卵石,比重2162,吸水率0149%,空隙率

3211%,Dmax=20mm;③人造轻骨料,比重1129,

无损的;但对于高性能砼(一般C60以上)来说,砼破坏时,骨料几乎全部破坏。在普通混凝土中,粗骨料的体积含量,最大粒径(Dmax)增大时,力学性能的非匀质性增加;在粗骨料与砂浆界面处,由于水膜层产生的孔隙,产生应力集中,使强度低下。而高性能砼(HPC)正好相反,界面结构完善,粗骨料对

HPC的破坏的影响程度是不同的。

吸水率25%,空隙率3917%,Dmax=15mm,球状。

试验方案:试验的因素与水平如表1所示。表1　　砼试验的因素与水平

因　素

W/C(%)

水　　　　平

1

20A010225B20015335C40020465///为了阐明粗骨料的品种在砼中体积含量,以及

Dmax对HPC抗压强度的影响,进行了试验;在试验

粗骨料品种粗骨料用量

(l/m3)Dmax(mm)

基础上,开发了计算抗压强度的数学模型,并通过试验结果验证模拟的公式。

1　试验原材料及方案111　原材料

(1)水泥———普通硅酸盐525#水泥,实际强度

58MPa。

(2)萘系高效减水剂;减水率约20%～25%。(3)矿物质超细粉———超细矿渣(8000cm2/g)。(4)细骨料———河砂,中砂。

　　注:A为硬质砂岩碎石;B为石英片岩碎卵石;C为人造轻骨料。

2　试验结果

211　粗骨料体积含量,VG与Dmax增加时,与砂浆

强度(Fm)相对应的砼强度(Fc)的关系。

VG对砼抗压强度的影响如图1;Dmax对砼抗压

强度的影响如图2所示。

邢锋等:粗骨料对高性能混凝土抗压强度的影响3

图1　粗骨料体积含量对抗压强度影响图2　最大粒径对抗压强度影响

　　由图1、2可见,骨料A的VG和Dmax增大时,

在普通砼(W/c=0165)中,砼强度降低;但随着砼强度提高后,砼强度随着骨料A的VG和Dmax增大而增大。骨料B和骨料C时,对于W/c=0165的普通砼,与骨料A的情况类似;但在高强度的HPC范围(W/c=0120～0135)时,没有发现砼强度提高现象;相反,随着砼高强化,由于骨料B和C的VG及Dmax提高,抗压强度反而下降了。3　粗骨料对砼抗压强度影响的计算模型

如试验如果所示,VG、Dmax对砼抗压强度的影响,随着粗骨料品种及砼的水灰比不同而不同。在普通砼中,不管粗骨料的品种如何,随着VG及Dmax的增大,砼抗压强度降低。但随着W/c降低:(1)骨料A混凝土的抗压强度由低转向高;(2)骨料B、

C的砼抗压强度仍急剧下降。把这样的结果变成模型

定值时,砼强度(Fc)与砂浆强度(Fm)和VG成增、减关系,比例常数k是砂浆抗压强度Fm的函数。由于粗骨料品种不同,K值随Fm的增加可能提高,但也可能降低,正负效应均有。也就是说VG对抗压强度的影响,可用(1)式表示:

(1)Fc1-Fm=K・VG=(a+b・Fm)・VG

K=a+b・Fm

a,b为粗骨料与砂浆物性有关的参数,但a<0。

图4为粗骨料最大粒径Dmax对砼强度影响的模

型。粗骨料粒径为5mm时,没有粒径的影响,粒径5mm的粗骨料砼已变成砂浆。超过5mm时,其对强度的影响成指数关系。此外,Dmax对强度的影响与VG的影响相同。其增强效果及负效应均有,如下式所示:

FC2-Fm=C・K・(Dmax-5)d

=C・(a+b・Fm)(Dmax-5)d

(2)

化时,如图3、4所示。

图3为VG对砼强度影响的模型化。当Dmax为

低　温　建　筑　技　术　　　　　　　　　　1998年第4期(总第74期)4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

式中:C—粗骨料对抗压强度影响度与粗骨料最大粒

径对抗压强度影响度之比。

d—关于粗骨料物性参数。

图3　粗骨料体积含量对砼—砂浆抗压强度关系图4　最大粒径对砼—砂浆抗压强度关系

　　因此,VG与Dmax对砼强度的影响,综合考虑时,

为下式所示:

(Dmax-5)d〕Fc-Fm=(a+bFm)・〔VG+C・

(Dmax-5)d〕=K・〔VG+C・

(3)

式中:a—常为负值,砂浆与骨料的弹性模量相等时,a

为0。b—表示砼内部缺陷敏感性的参数,受水灰比影响。在HPC中,薄弱环节为粗骨料和粗骨料与砂浆的界面,两者均很强时,b为正值;而其中有一为薄弱环节时,b为负值。如用硅灰的HPC,界面过渡层强化,粗骨料与砂浆的粘结强度增大;如果骨料强度比砂浆强度高,掺入

粗骨料,砂浆强度得到提高,b为正值。C—Dmax对砼强度影响度的比值参数。K—是抗压强度增加的相关系数(b>0),或是抗

压强度降低的相关系数(b<0)时;砂浆强度和砼强度关系的模型如图5所示。

4　粗骨料的评价

根据试验结果和上述数学模型相对比,粗骨料对砼抗压强度的影响,分析如下:411　硬质砂岩碎石的强度比W/c=20%的砂浆强度高,粗骨料本身也没有结构缺陷,其表面富于凹凸不平,随着水灰比降低粘结力增大;粗骨料与砂浆界面也没有缺陷。其结果,在HPC中粗骨料起增强作用。

图5　砂浆抗压强度和混凝土抗压强度(野口,友泥)

朱卫中等:广义综合蓄热法混凝土蓄热冷却计算理论的简化与应用(下)5

广义综合蓄热法混凝土蓄热冷却计算

理论的简化与应用(下)

(黑龙江省寒地建筑科学研究院　(哈尔滨建筑大学　哈尔滨　150080)150006)

　　【摘　要】　论述了广义综合蓄热法混凝土蓄热冷却计算理论的简化计算出发点、理论依据及数学推导过程,并用简化公式计算同一状态下蓄热防冻剂砼Z-15及t-15值,用此简化公式与理论公式比较之,以求算广义综合蓄热法理论公式与简化公式计算误差限,通过哈尔滨卷烟厂综合大楼的裸露面系数M=25的-10℃现浇防冻剂砼楼板实测,证明负温条件下广义吴震东公式简化计算公式可以使用。　　【关键词】　广义综合蓄热法　蓄热冷却计算　广义吴震东公式　简化式　数学原理

SIMPLIFIEDANDAPPLICATEDFORTHECALCULATIONTHEORYOFCONCRETETHERMAL

ANDCOOLINGOFGENERALCOMPREHENSIVETHERMOSMETHOD

ZhuWeizhong　　NuChangren

Itwasdescribedthatthecalculationtheoryofconcretethermalandcoolingofgeneralcomprehensivethermosmethodwassimplified,whichwasincludedstartingpointandthebasisoftheoryaswellasprocessofmathematics1ItwasshownthatsimplifiedformulacanbecalculatedZ-15and

朱卫中钮长仁

t-

15

valueofconcretewithan2

tifreezingagentinthesamethermalcondition1Andthenitwascomparedbetweensimplifiedformulaandtheo2ryformula1TheformercanbeapplicatedbyconcretingflooroftheofficebuildingofHarbinCigaretteFactoryinbare-facedcoefficentof25atminus-temperature-10℃inwinter1

Keywords:Generalcomprehensivethermosmethod,antifreezingagentatminus-temperature,calcula2tionofthermalandcooling,generalWuZhendong’sformula,simplifiedformula,theoryofmathematics1

　　(上接1998年第三期第7页)4　广义吴震东公式简化的数学推导411　总公式的推导

412　石英片岩碎石的强度也比W/c=20%的砂浆强

当负温防冻剂砼冷却结束,t2=-15℃,Z2=Z-15,

Z1=0,t1=t0时,广义吴震东公式成为定参数方程,并造轻骨料由于自身强度低,即使界面粘结强度高,混凝土的强度也下降。

从砼抗压强度出发,考虑粗骨料的影响,得到的数学模型,可以评价骨料的性能,但仍需对有关参数定量化,使其能正确预测砼配合比阶段的力学性能。

参考文献

1　野口贵文等高强度󰁴󰂳󰁰󰂪-󰂈のひずみ特性值と压缩

度高,骨料本身也无缺陷,但试验中所用的是破碎卵

石,表面比较园滑,界面结构有缺陷,故即使W/c降低,也由于其界面结构制约而强度低下。　　65%413　人造轻骨料的强度与水灰比65%的砂浆的强度大体相同或偏低,骨料本身结构具有缺陷;为此,随着其体积含量VG及最大粒径Dmax增大,砼的抗压强度降低,随着砼高强化而更加明显。5　结语

HPC的抗压强度,与所有的粗骨料的品种、体积含量及最大粒径有关。粗骨料的强度高,与水泥砂浆的界面结构强度高,对砂浆的增强作用明显,HPC的强度高。如果粗骨料与砂浆的界面粘结强度差,即使骨料自身的强度高,HPC的强度也会产业负效应。人

强度に及ぼす粗骨材の影响,󰀀󰁽󰂳󰂈・󰁴󰂳󰁰󰂪-󰂈

No.588.Feb.1996

2　A1BenfurandM1D1Cohen:EffectofCondensedSilicaFume

ontheMicrostructureoftheInterfacialZoneinportlandCe2mentMortars1JournaloftheAmericanCeramicSociety,Vol1701NO110,P1P738-743

收稿日期:1998-02-15