粗骨料粒径对C80 混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响探讨

吴锦光

（广东裕恒工程检测技术有限责任公司）

1 引言

水泥混凝土是目前应用最广，使用量最大的建筑材料。其主要组成有水泥、砂、碎石、水、掺合料、外加剂等。目前，各大城市均在不停建设地标性建筑，而同时城市商品房基本上建30 层左右的高层。桩基采用的混凝土均为C60 及以上的钢筋混凝土。由此可见，高强混凝土在桩基中便扮演了十分重要的作用。本文通过试配C80混凝土，在仅改变碎石粒径，其他原材料用量、种类均不改变时，研究分析得出粗骨料粒径对C80 高强混凝土拌合性能、力学性能及耐久性能的影响。

2 试配原材料

2.1 水泥

采用惠州光大水泥有限公司生产的P·II42.5R 水泥，其主要物理性能技术指标见表1，化学性能技术指标见表2，均符合G B 175-2007[1]标准的技术要求。

2.2 粉煤灰

采用广州运宏粉煤灰综合开发有限公司生产的F类II 级粉煤灰，其主要性能指标均达到G B/T 1596-2017[2]标准的技术要求，详见表3。

2.3 砂

砂：采用西江中砂，其主要性能指标如表4 所示，其主要性能指标均符合G B/T 14684-2011[3]标准的技术要求。

2.4 碎石

采 用 单 粒 级5 ～10mm 和5 ～16mm、5 ～20mm、5 ～25mm、5～31.5mm 连续级配碎石，其主要物理性能指标

表1 惠州光大水泥有限公司P·II42.5R 水泥物理性能

表2 惠州光大水泥有限公司P·II42.5R 水泥化学指标

表3 粉煤灰主要性能指标

表4 砂的主要性能指标

如表5 所示，均符合标准G B/T 14685-2011[4]的技术要求。

表5 碎石主要性能指标

2.5 外加剂

采用五山生产的聚羧酸高性能减水剂，其主要性能指标如表6 所示。可以看出该减水剂各项指标均满足G B 8076-2008[5]的要求。

表6 缓凝型聚羧酸高性能减水剂主要性能指标

2.6 硅灰

采用四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的硅灰。其主要性能指标均符合G B/T 18736-2017[6]标准技术要求，详见表7。

表7 硅灰主要性能指标

2.7 水

拌合用水采用自来水，符合J G J63-2006 的技术要求。

3 配合比设计及检测

3.1 配合比设计

本文针对目前常用的C80 高强混凝土进行试配，研究骨料粒径对混凝土力学性能及耐久性能的影响。根据J G J55-2011《普通混凝土配合比设计规程》[7]进行设计，配制强度为92.0M P a，得出基准配合比，并对碎石粒径进行调整，测定在不同骨料粒径的情况下，高强混凝土力学性能及耐久性能的差异，具体的配合比表8。

在表8 所示混凝土配合比的基础上，分析采用除了碎石粒径不一样，其他原材料均不改变，且碎石材质不变时，碎石粒径对C80 高强混凝土力学性能及耐久性能的影响。

3.2 检测依据及检测项目

试配混凝土拌合性能检测项目为：坍落度，采用G B/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》[8]进行测定。混凝土的力学性能参照 G B/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》[9]的规定进行。耐久性能参照G B/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[10]的规定进行。

4 试配结果与分析

4.1 骨料粒径对C80 高强混凝土拌合性能的影响

通过混凝土试配，在其他原材料不变的情况下，仅改变碎石粒径，高强混凝土拌合物的拌合性能如表9 所示。

由表9 可以看出，随着碎石粒径的增加，坍落度有增加的趋势，这是因为级配良好的碎石，碎石间的空隙就相对较低，此时拌合物的浆集比较高，有富余的浆料，能够增加拌合物的流动性能。而单粒级的碎石，级配单一，空隙率高，此时需要较多的浆料来填充碎石间的空隙，从而坍落度和扩展度均较低。但由于C80 高强混凝土采用的胶凝材料用量较高，浆料相对比较充足，因此骨料粒径对拌合物的拌合性能影响有限。

表8 骨料粒径不同的C80 混凝土配合比

表9 不同骨料粒径的高强混凝土拌合性能

4.2 骨料粒径对C80 高强混凝土力学性能的影响

通过混凝土试配，在原材料均一样，仅骨料粒径不一样时，测试得到C80 混凝土强度，具体见表10 所示。

表10 骨料粒径不同的C80 混凝土抗压强度

由表10 可以看出，随着骨料粒径的不断增大，C80高强混凝土的抗压强度呈现出先增加后降低的趋势。这是因为随着粒径的增大，选用的连续级配的碎石，从而骨料级配良好，混凝土强度增加。但随着骨料粒径的不断增大，此时碎石中存在缺陷的可能性不断增加，比如碎石颗粒内部有些缺陷或者裂纹之类的，此时C80 高强混凝土的薄弱环节不再是骨料与水泥水化产物的界面，浆体强度高于骨料强度或与骨料强度接近。此时骨料自身的缺陷对混凝土强度影响最大。因此，配制C80 高强混凝土时，不宜采用大粒径的碎石，碎石最大粒径不宜超过20mm。建议最好采用5～16mm 连续级配的碎石。

4.3 骨料粒径对C80 高强混凝土耐久性能的影响

通过试配C80 高强混凝土，将拌合物成型并养护，按标准G B/T 50082-2009 进行测试，选取了加速碳化、电通量和渗水高度三个检测参数，具体测试结果如表11 所示。

表11 骨料粒径不同的C80 混凝土耐久性能

由表11 可见，骨料粒径对C80 高强混凝土的碳化、抗氯离子渗透性能、抗渗性能影响并不是十分明显。对于C80 高强混凝土，碳化深度十分低，这是因为高强混凝土胶凝材料用量较高，碱度自然不容易降低，同时水化产物十分致密，C O2难以渗入，因此抗碳化能力强。电通量随着骨料粒径增加，而先降低后增高，这和抗压强度的趋势是一致的。说明骨料自身缺陷对C80 电通量有一定的影响，但影响并不大，均能达到J G J/T 193-2009标准Q～V 抗氯离子渗透等级。而C80 抗水渗透的能力也是同样的道理，随骨料粒径增加而先降低后增加，但影响并不大。因此，骨料粒径对高强混凝土的耐久性能影响不是十分显著。

5 结论

⑴对于C80 高强混凝土而已，骨料粒径对混凝土拌合物有一定影响，随着骨料粒径的增加，拌合物坍落度有一定增加，但对连续级配骨料配制混凝土影响不大。

⑵随着骨料粒径的增加，C80 高强混凝土强度先增加后降低，建议骨料粒径不宜超过20mm，最佳为5～16mm，此时混凝土强度最高。

⑶骨料粒径对C80 高强混凝土耐久性有一定影响，但不显著，其趋势与混凝土抗压强度一致。●