含盐陶粒掺量对水泥混凝土力学性能的影响

李虹橙 郑少鹏 李思李 侯子义

摘要 為了探究含盐陶粒对骨料碎石的替代给混凝土力学性能带来的影响，给含盐陶粒混凝土的设计施工提供理论依据，试验通过对不同替代率各组试件的抗压试验、抗折试验及耐磨性试验研究分析，得出如下结论：1）含盐陶粒混凝土的抗压强度随陶粒对骨料碎石的替代率增大而减小，当替代率为100%时，强度下降幅度达39.3%;2）根据含盐陶粒混凝土界面破坏形态和机理，证实陶粒与水泥石的界面黏结力比普通集料和水泥石的界面黏结力大，陶粒本身强度决定了混凝土的强度;3）当含盐陶粒的替代率小于等于70%时，混凝土的抗折强度大于4 MPa，可以满足各交通量等级条件下的规范设计抗弯拉强度要求;4）含盐陶粒混凝土的磨耗值随着含盐陶粒的替代率增大而增大，当陶粒对骨料碎石的替代率达到100%时，混凝土的磨耗值增长幅度为67%，各组试件的磨耗值均小于规范3.6 kg/m2的要求，证实了含盐陶粒混凝土能满足路面的耐磨性要求。

关 键 词 道路工程;含盐陶粒混凝土;室内试验;力学性能;耐磨性

中图分类号 U416.2     文献标志码 A

The influence of salt-containing ceramsite content on mechanical properties of cement concrete

LI Hongcheng1， ZHENG Shaopeng2，3， LI Sili4， HOU Ziyi1

（1. School of Civil Engineering and Transportation， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China; 2. Broadvision Engineering Consultants， Kunming， Yunnan 650041， China; 3. College of Civil Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， China; 4.The Ministry of Transport Highway Research Institute， Beijing 100088， China）

Abstract In order to explore the effect of salt-containing ceramsite to substitute the aggregate on the mechanical properties of cement concrete， and provide a theoretical basis for the design and construction of the salt-containing ceramsite concrete. By testing the different substitution rate on compression test and analysis of workpiece folding test and wear resistance test of resistance， we have the following conclusions： （1） The compressive strength of ceramsite concrete reduced when the salt-containing ceramsite substitution on the aggregate rate increased. When the substitution rate is 100%， the strength decrease reaches to 39.3%. （2）According to the interface failure form and mechanism of salt-containing concrete， which confirmed that the interfacial adhesion between ceramsite and cement paste is larger than that of aggregate and cement paste， and the strength of ceramsite itself determines the strength of concrete. （3） When the aggregate replacement rate is less than or equal to 70%， the flexural strength is more than 4 MPa， which can meet the requirements of standard design flexural tensile strength under various traffic grade conditions. （4） The wear value of salt ceramsite concrete increases with the increase of the replacement rate of salt-containing ceramsite. When the replacement rate of ceramsite to the aggregate reaches 100%， the wear rate of concrete increases by 67%. The wear value of each specimen is less than that of the standard 3.6 kg/m2， and it is proved that the salt-containing ceramsite concrete can meet the wear resistance requirements of pavement.

2.3 含盐陶粒对混凝土耐磨性的影响

耐磨性作为水泥混凝土重要的路用性能之一，路面磨光会导致轮胎与路面的附着力下降，对车辆的行驶安全造成不良影响，磨耗值过大则会影响路面的耐久性要求。为了探究含盐陶粒对混凝土耐磨性的影响，试验采取对各组试件做相同磨耗測试，与普通混凝土作对比，试验结果如图5所示。

通过图5中试验测得的数值可以看出，混凝土的磨耗值随着含盐陶粒的替代率增大而增大，当陶粒对骨料碎石的替代率达到100%时，混凝土的磨耗值达到最大值为3.29 kg/m2，较A1（0∶100）普通混凝土差值为1.32 kg/m2，增长幅度达67%。参考相关试验及规范[9-12]，发现水泥混凝土的耐磨性，主要取决于水泥石的强度、水泥石与集料的界面黏结质量和集料的强度与硬度。因此，可以得出含盐陶粒混凝土的耐磨性能主要取决于含盐陶粒自身的性能，由于陶粒颗粒强度比碎石骨料低，所以含盐陶粒混凝土较普通混凝土磨耗值要大。根据《公路水泥混凝土路面滑膜施工技术规范》（JTJ/T 037.1-2000）[13]中规定，水泥混凝土路面的磨耗值不大于3.6 kg/m2，对比不同组的磨耗值大小，均小于规范要求，证明含盐陶粒混凝土能满足路面的耐磨性要求。

通过上述研究可以表明，含盐陶粒对水泥混凝土抗压强度、抗弯拉强度和耐磨性能均造成不同程度的衰减影响，在实际工程中应用含盐陶粒混凝土时，必须综合考虑力学性能和融冰化雪效率，在同时满足两者要求的情况下，确定合理的含盐陶粒替代率。

3 结论

1）通过不同替代率各组含盐陶粒混凝土试件的抗压试验，得出含盐陶粒混凝土的抗压强度随含盐陶粒对骨料碎石的替代率增大而减小，替代率为100%的A5（100∶0）组28 d抗压强度为24.6 MPa，较A1（0∶100）组的28 d抗压强度40.5 MPa，下降幅度达39.3%。

2）根据对不同替代率的含盐陶粒混凝土试件受压破坏形态观察，得出含盐陶粒混凝土界面破坏机理，证实陶粒与水泥石的界面黏结力比普通集料和水泥石的界面黏结力大，陶粒本身强度决定了混凝土的强度。

3）通过对不同替代率的含盐陶粒混凝土试件抗折强度试验分析，得出当含盐陶粒的替代率小于等于70%时，混凝土的抗折强度大于4 MPa，可以满足各交通量等级的路面规范设计抗弯拉强度要求。提出了含盐陶粒混凝土应用时的定量评价指标，并揭示了其理论依据。

4）通过含盐陶粒混凝土与普通混凝土的磨耗值对比分析，得出含盐陶粒混凝土的磨耗值随着含盐陶粒的替代率增大而增大，当陶粒对碎石骨料的替代率达到100%时，混凝土的磨耗值达到最大值为3.29 kg/m2，较A1（0∶100）普通混凝土差值为1.32 kg/m2，增长幅度为67%。各组试件的磨耗值均小于规范3.6 kg/m2的要求，证实了含盐陶粒混凝土能满足路面的耐磨性要求。

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[责任编辑    杨    屹]