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混凝土原材料——粗骨料

发布时间：2020-09-07 17:44:52 作者：新型建机

（一）碎石和卵石
碎石和卵石都可以作为粗骨料用来拌制混凝土，两者形成过程不同性质也有所差别。碎石通常由人工破碎而成，界面粗糙、多棱角，比表面积较大，与水泥粘结性能好。卵石是在河水的作用下，多年冲刷、碰撞形成的表面光滑，多为圆形或椭圆形颗粒与水泥粘结性能较差。
在使用卵石和碎石配制混凝土的过程中，很多人夸大了碎石与水泥浆的粘结性能，忽视了卵石对混凝土拌合物工作性的有利方面，统一使用相同水胶比配制混凝土造成碎石混凝土强度高于卵石混凝土的结论。虽然卵石的表面过于光滑，没有碎石粗糙的棱角，造成与水泥浆的粘结力降低，但通过合理的配合比设计，在混凝土的坍落度、含气量、凝结时间及泌水性能都达到了相应规范的要求条件下配制出合格的高强混凝土也是可能的。
（二）骨料强度
在混凝土中骨料与胶凝材料之间相互协调对混凝土的强度产生贡献，然而在高强混凝土中水泥石强度的提高以及界面性能的大幅度改善，其强度提高的瓶颈在于所使用的粗骨料。一般而言，配制混凝土时所选取的粗骨料强度都应比对应的设计强度要高一些，但具体高出多少有着不同的规定。《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中规定岩石的立方体抗压强度要比新配制的混凝土强度高20%，《混凝土质量控制标准》GB50164-2011中规定了高强度混凝土所用粗骨料的母岩单轴抗压强度应至少应比混凝土设计强度高出30%，而《公路桥涵施工技术规范》JTGF50-2011以及《中却都规定岩石的抗压强度与混凝土强度等级的比值不应小于1.5。对于高强混凝土较小的水胶比，混凝土中水泥石强度较高，所以要求粗骨料的强度也要相应提高。对此，许多地区所生产的粗骨料是不能很好的满足其规定的。一般来说，无论普通混凝土还是高强混凝土，应选用密实坚硬的岩石来作为混凝土粗骨料使用。
（三）针片状含量
粗骨料的粒形是一项重要的物理指标，对混凝土的性能具有重要的影响。粗骨料的粒形按照形状可分为圆形、不规则形和有棱角形。粗骨料粒形受到破碎工艺、母岩材质等因素的影响，破碎而成的粗骨料的颗粒形貌差异大，没有明确的形状特征，很难对其进行准确的定义和描述。骨料中的针片状颗粒是一种特殊的极端粒形，规范将骨料颗粒的长度大于该颗粒所属粒径的平均粒径2.4倍的颗粒定义为针状颗粒，厚度小于平均粒径0.4倍的颗粒为片状颗粒。
（1）针片状颗粒对混凝土工作性的影响
粗骨料颗粒越接近球体，其棱角也就越少，较小粒径的颗粒易于填充较大颗粒形成的空隙，便于填充密实，空隙率较小。不规则的骨料颗粒棱角较多，断面多，比表面积也较大，与水泥浆体的接触面增加，降低了裹附粗骨料的浆体厚度，增大了骨料间的摩阻力，使得新拌混凝土的和易性降低。在混凝土拌合物中，混凝土浆体一部分填充骨料颗粒间的空隙，另一部分包裹在骨料颗粒表面使骨料颗粒间摩擦力降低。包裹在骨料表面的浆体越多厚度越大，骨料颗粒间的距离越远，其形成的摩擦力也越小，混凝土拌合物工作性相对越大。混凝土浆体用量不变的情况下，骨料中不规则颗粒含量增大，一方面会增加骨料空隙率，用于填充空隙的浆体增多，另一方面会增加骨料比表面积。这两方面的原因均会造成包裹在骨料表面的浆体厚度降低，骨料颗粒间摩擦力增加，混凝土拌合物流动性降低。如包裹骨料的浆体不足会造成混凝土拌合物发涩发散，出现离析、泌水现象，终影响混凝土施工和硬化后的质量。
（2）针片状对混凝土抗压强度的影响
混凝土受压断裂破坏一般表现为在骨料与浆体粘结处断裂、在砂浆带中断裂和在骨料上断裂三种情形。骨料中针片状颗粒含量增加一方面造成粗骨料的空隙率和比表面积增加，包裹在骨料表面的浆体厚度降低易造成混凝土体系界面薄弱环节增多，使得浆体与骨料界面区的缺陷增多，强度界面降低，一般来说混凝土抗压强度随粗骨料针片状含量的增加而降低。另一方面，粗骨料针片状颗粒含量较高时，针片状颗粒在混凝土中更倾向于呈水平状排列，被其它骨料颗粒呈简支梁状支承，很容易折断。此外，个别的针状颗粒对附近其他骨料颗粒起到尖劈作用，在振捣过程中还会阻滞气泡上浮，造成骨料下方局部水胶比增大，从而在骨料下方界面处产生较多的孔洞和裂缝。
（四）粗骨料含泥量
含泥量作为粗骨料品质的一个重要指标，能够反映出粗骨料的生产技术水平，粘土、粉尘等杂质常包裹于骨料的表面，形成一层粘结能力很弱的薄膜，降低粗骨料与水泥砂浆的粘结力，对混凝土强度造成了不利影响。此外，粘土、粉尘等含量较多时还会增加混凝土的徐变以及干燥收缩，影响混凝土的抗渗性进而降低混凝土的耐久性。而泥块对混凝土的影响与粘土基本相同，但由于通常泥块颗粒较大，在混凝土中易形成薄弱区或者较大的缺陷，会对混凝土的性能产生更为不利的影响。