粗骨料针片状对混凝土性能的影响研究

由于不同的破碎机械及破碎工艺，同一种矿石或同一采石场所生产的骨料品质亦不相同，如棱角性、球度、针片状颗粒等等，均会给新拌混凝土的流变性、硬化混凝土的密度、力学性能和耐久性带来一定的影响。粒形良好、级配合理的粗骨料，可以实现骨料的紧密堆积，骨料空隙率越小，混凝土的密实度越高，在达到同样工作性要求时，可以减少水泥浆量，既经济，强度和耐久性又好；反之，若粗骨料中针片状颗粒含量较高，则有可能带来一定的负面影响。

因此，文中针对粗骨料中针片状颗粒含量开展试验研究，主要研究不同针片状含量粗骨料所配制的C30和C60两个强度等级的混凝土的工作性和力学性能，以期为实际工程中原材料选择提供试验依据。

1试验

1.1原材料

试验采用哈尔滨亚泰水泥厂产P·O42.5水泥；II级粉煤灰，需水量比99%；聚羧酸系高性能减水剂，减水率28%；松花江中砂，细度模数2.7，级配合格；石灰岩碎石，5～20mm连续级配，粗骨料的主要性能指标见表1。将骨料中针片状颗粒筛出，在按照一定比例配制成不同针片状颗粒含量的粗骨料，不同针片状颗粒含量粗骨料的堆积密度和筛分结果见表2。

1.2混凝土配合比及性能测试指标

选取C60与C30两种常用的高、低强度等级混凝土为研究对象，考虑到当前混凝土工程大多采用泵送施工，因此，基准混凝土的流动性以坍落度20cm左右为控制指标，确定减水剂掺量，掺加15%的粉煤灰以保证粘聚性、长期力学性能和耐久性，以及经济性。

为研究针片状粗骨料含量对混凝土性能的影响，在其他条件不变的基础上，采用10%、15%、20%三种针片状含量的粗骨料配制混凝土，混凝土配合比见表3。

2试验结果与分析

2.1针片状粗骨料含量对混凝土工作性的影响研究

试验测得的不同针片状含量粗骨料新拌C30和C60混凝土坍落度的试验结果见图1，混凝土坍落扩展度、J环扩展度、T500试验结果见图2～图4。

由图1可见，随着针片状粗骨料含量的增加，C30、C60两种强度等级新拌混凝土拌合物的坍落度均呈现出减小的趋势，当针片状含量超过15%时，坍落度下降幅度升高，对于高强度等级混凝土表现的更为明显。试验过程中还观察发现，当针片状粗骨料含量达到20%时，混凝土拌合物发生了离析、泌水现象。这是因为针片状粗骨料较多时，球形骨料减少，骨料间易形成搭接，不易流动；骨料总质量一定时，针片状粗骨料含量越高的，骨料颗粒数越多，总比表面积越大，浆体量一定时，包覆在骨料表面的浆体层厚度越小，因此流动性变差，粘聚性和保水性也较差。对于高强混凝土来说，其水胶比低，这种现象在更为明显。

由图2～图4可见，针片状粗骨料含量的增加，C30、C60两种强度等级新拌混凝土拌合物的坍落扩展度、J环扩展度、T500均呈现出减小的趋势，当针片状含量超过15%时，坍落扩展度、J环扩展度、T500下降幅度升高，C60强度等级混凝土表现较C30混凝土更为明显。

2.2针片状粗骨料含量对混凝土力学性能的影响

采用不同针片状含量粗骨料所配制的混凝土各龄期抗压强度试验结果见图5和图6，28d龄期时混凝土的抗折强度试验结果见图7、轴心抗压强度试验结果见图8。

由图5～图8可以看出，随针片状粗骨料含量的增加，各龄期混凝土的立方体抗压强度、抗折强度和轴心抗压强度均降低，C60强度等级混凝土降低程度较C30强度等级混凝土更为明显。当针片状含量为15%时，混凝土28d抗压强度62.5MPa，达不到设计强度等级实验室试配强度要求，当针片状含量为20%时，混凝土28d抗压强度不足60MPa。

这是由于针片状粗骨料含量较多时，骨料自身的压碎值降低，并且在试件成型振捣密实过程中，针片状粗骨料易发生水平定向排列，当受到垂直于骨料方向作用的压应力时，一方面单颗骨料自身承压能力较球形颗粒有所下降，另一方面还会造成骨料下方局部水灰比增大，气泡排出过程中受阻使得骨料下表面孔隙率提高、孔结构粗大，甚至形成孔洞和裂缝；当针片状粗骨料含量较高时，其比表面积增大，浆体不能够充分包裹骨料，二者之间界面区的缺陷也较多。因此，针片状粗骨料含量的增加，无论是骨料自身还是界面区，混凝土体系的薄弱环节整体增多，使得混凝土强度进一步降低。对于早龄期的C30混凝土而言，混凝土强度值本身不高，针片状颗粒含量的负面作用不甚明显，随着龄期的延长，混凝土强度值的提高，这种表现逐渐明晰，对于高强度的影响尤甚。在试验过程中观察到，3d、7d龄期时，C30强度等级混凝土破坏时以沿骨料界面剥离为主，而C60强度等级混凝土受压破坏时，其断面则不仅仅是沿骨料剥离，绝大部分针片状粗骨料本身被压碎，由此可见，针片状粗骨料含量对高强度等级混凝土抗压强度的影响较低强度等级混凝土更为明显。

3结语

（1）随着针片状粗骨料含量的增加，新拌混凝土的坍落度、坍落扩展度、J环扩展度和T500均降低，当针片状骨料含量高于15%时，坍落度、坍落扩展度、J环扩展度和T500的下降幅度升高，对于高强度等级混凝土表现的更为明显，当针片状粗骨料含量达到20%时，混凝土拌合物发生离析、泌水现象。

（2）随针片状粗骨料含量的增加，混凝土抗压强度、抗折强度和轴心抗压强度均降低，并且，对C60强度等级混凝土抗压强度、抗折强度和轴心抗压强度的影响较C30强度等级混凝土更为明显，当针片状粗骨料含量超过15%时，达不到设计强度等级要求，因此，混凝土施工时，应对针片状粗骨料含量加以控制。