粗集料对陶粒混凝土抗压强度影响的试验研究

于周平

(绍兴文理学院元培学院，浙江 绍兴312000)

粗集料对陶粒混凝土抗压强度影响的试验研究

于周平

(绍兴文理学院元培学院，浙江 绍兴312000)

抗压强度是混凝土最基本的力学性能指标.影响陶粒混凝土抗压强度的因素很多，文章研究了陶粒的最大粒径和级配对陶粒混凝土的抗压强度的影响.研究结果表明，陶粒粒径越大，混凝土抗压强度也越低.最大粒径相同，陶粒混凝土抗压强度相接近，连续级配的混凝土比单粒径和间断粒径配置的混凝土强度稍高.在级配相同的情况下，骨料的强度越高，陶粒混凝土抗压强度也越高.

陶粒；粒径；级配；混凝土；抗压强度

0 引言

抗压强度是混凝土最基本的力学性能指标.影响混凝土抗压强度的因素很多.对于普通混凝土而言，水泥用量、水灰比、砂率等都是影响强度的重要因素.陶粒混凝土是由陶粒、普通砂、水泥和水配制而成的混凝土.陶粒在陶粒混凝土的整个体积中约占有一半左右，是混凝土的重要组成部分.除了以上因素外，陶粒自身的性能对陶粒混凝土的强度也有很大影响.陶粒的材质、形状、筒压强度大小、吸水率等性能都是影响陶粒混凝土强度的重要因素[1～3].然而陶粒的强度相对较低，因此，陶粒的类型、强度、形状和表面粗糙度、孔状结构、吸水性、表面粘接强度等对陶粒混凝土抗压强度有重要影响[4].因此，研究陶粒对混凝土强度的影响在人造轻集料的开发和轻集料混凝土的配制具有一定的指导意义.本文主要针对长沙地区的陶粒强度、最大粒径和级配对陶粒混凝土抗压强度的影响进行试验研究.

1 原材料、配合比和试验方法

1.1试验基本材料

(1)水泥：采用湖南坪塘南方水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，主要性能指标如下：

表1 水泥的性能指标

(2)陶粒：采用长沙地区生产的圆球形页岩陶粒.如下图1所示.

(3)砂：试验所用细骨料采用湘江天然河砂，堆积密度为1 610kg/m3，属于中砂，II级级配.

(4)拌和水：自来水.

1.2试验的配合比

陶粒混凝土的配合比的设计方法有：绝对体积法和松散体积法[5].本试验依据采用《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51-2002)的要求按松散体积法进行配合比设计.

图1 页岩陶粒

表2 混凝土的配合比

1.3试件设计及试验方法

本次试验共制作9个尺寸均为150mm×150mm×150mm标准立方体试件.其中陶粒混凝土试件8个，普通混凝土试件1个.试验中选择了不同粒径的陶粒制作试块.骨料的粒径及筒压强度见表2.

表3 骨料的粒径及筒压强度

试件在TYE-2000E型压力机进行抗压试验.该试验机通过与电脑相连，自动稳压稳速.见图2.

图2 抗压试验设备

2 试验数据及分析

2.1试验荷载数据

本文通过对9个试件的试验，测量得到各试件的混凝土立方体抗压强度.具体情况见表4.

表4 混凝土立方体抗压强度

2.2陶粒的最大粒径对混凝土抗压强度的影响

图3 陶粒粒径对混凝土抗压强度的影响

由表3可知，LC1、LC2、LC3在其他条件相同的情况下，陶粒的密度随着粒径的增加而减小，陶粒的筒压强度随着粒径的增加而减小.由图3可知，LC1、LC2、LC3粒径越大，骨料的筒压强度越低，对应的陶粒混凝土立方体抗压强度也越低.这说明在陶粒混凝土中粗集料存在粒径效应.原因是骨料的最大粒径与骨料本身的颗粒缺陷、界面粘结强度、应力集中和颗粒在拌合物中的下沉速度有关.一方面，骨料的粒径越大，对应的骨料比表面积就越小，而导致界面粘结强度降低，从而是混凝土的强度降低.另一方面，骨料的粒径越大，在混凝土的拌制成型过程中，骨料本身存在缺陷的概率就越大，如骨料的有害气孔和原始裂缝越多，越容易在混凝土中产生应力集中，而导致混凝土强度下降得越多.此外，骨料的粒径越大，在混凝土的拌制过程中下沉越快，使混凝土内的颗粒分布不均匀，而导致混凝土的强度下降.因此，对于陶粒混凝土而言，在配制混凝土时更应该优选粒径较小的骨料.

2.3陶粒的级配对混凝土强度的影响

由图4可以看出，LC3、LC6、LC7在最大粒径相同的情况下，级配不同而混凝土立方体抗压强度相接近，粗集料连续级配的混凝土比单粒径和间断粒径配置的强度稍高.这说明粗集料的级配对陶粒混凝土的抗压强度有一定影响.原因是级配良好的粗集料有较大的堆积密度，同时也具有较小的空隙率，对应的混凝土强度较高.当粗集料级配不好时，即没有或很少中间颗粒时，混凝土含有过多而且不易密实的砂浆，造成混凝土内部均匀性差，密实度相对较差，强度变异性大.而且还会造成混凝土拌合物流动性差、离析，容易在内部形成蜂窝孔洞等缺陷，从而直接降低混凝土的强度[6].尤其是单粒级粗集料中大颗粒较多时，集料的平均粒径较大，集料周围的应力集中会相对较大，也会影响混凝土的强度.

图4 陶粒级配对混凝土抗压强度的影响

2.4陶粒的筒压强度对混凝土强度的影响

图5 陶粒的筒压强度对混凝土强度的影响

由图5可以看出，LC1、LC7以及LC2、LC8在级配相同的情况下，骨料的筒压强度越高，混凝土立方体抗压强度也越高.而由表4可知，在级配不同的情况下，骨料的强度与陶粒混凝土的抗压强度之间关系不明确，因此陶粒混凝土的强度仅用筒压来衡量是不够的，还与陶粒的颗粒级配、吸水率、尺寸、孔系率有关[7].

由表4可以看出，LC4与C9在配合比相同的情况下，普通混凝土的早期抗压强度相对较低，而陶粒混凝土早期强度增长较快.但陶粒混凝土的后期强度比普通混凝土低.

3 结论

1)在其他条件相同的情况下，粒径越大，骨料的强度越低，对应的混凝土立方体抗压强度也越低.

2)陶粒的最大粒径相同而级配不同时，陶粒混凝土立方体抗压强度相接近，连续级配的混凝土比单粒径和间断粒径配置的强度稍高.

3)在级配相同的情况下，骨料的筒压强度越高，陶粒混凝土立方体抗压强度也越高.

4)普通混凝土的早期抗压强度比陶粒混凝土低，后期强度比陶粒混凝土高.

[1]翟红侠.高强轻混凝土的试验研究[J].混凝土，2002(2)：13-15.

[2]屠志磊，张文平.轻集料混凝土的试验研究[J].建筑技术开发，2001(9)：24-26.

[3]Chen H J,Yen T,Lia T P,et al.Determination of the Dividing Strength and its Relation to the Concrete Strength in Lightweight Aggregate Concrete[J].Cement and Concrete Composites,1999(21):29-37.

[4]杨再富.粗集料对混凝土强度影响的试验研究与数据模拟[D].重庆大学,2005.

[5]胡曙光，王发洲等.轻集料混凝土[M].北京：化学工业出版社，2005.

[6]莫林辉.浅析粗集料粒径级配对水泥砼抗弯拉强度的影响[J].湖南交通科技，2001，27(4)：

[7]梁天宇.粗集料对混凝土抗压强度影响的研究[D].重庆大学，2004.

Experimental Study of Effect of Coarse Aggregate on Compressive Strength of Ceramsite Concrete

Yu Zhouping

(Yuanpei College,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000)

The compressive strength is the fundamental mechanical property of concrete.There are many factors affecting the compressive strength of ceramsite concrete.The compressive strength of ceramsite concrete was studied in different maximum particle size,gradation and strength of ceramsite by tests in the paper.The research results show that the larger the particle size of ceramsite,the lower the strength of concrete.The compressive strengths of concrete are near in the same maximum diameter of ceramsite.The compressive strength of continuously graded ceramsite concrete is slightly higher than that of the single particle size and discontinuous grain size.In the same gradation conditions,the bigger the strength of aggregate,the bigger the compressive strength of ceramsite concrete.

ceramsite;particle size;gradation;concrete;compressive strength

2014-04-24

于周平(1982-)女，湖南永州人，讲师，主要研究方向为结构工程.

U414

A

1008-293X(2014)08-0021-05

(责任编辑王海雷)