混凝土原材料——粗骨料

發布時間：2020-09-07 17:44:52 作者：新型建機

（一）碎石和卵石
碎石和卵石都可以作為粗骨料用來拌制混凝土，兩者形成過程不同性質也有所差別。碎石通常由人工破碎而成，界面粗糙、多棱角，比表面積較大，與水泥粘結性能好。卵石是在河水的作用下，多年沖刷、碰撞形成的表面光滑，多為圓形或橢圓形顆粒與水泥粘結性能較差。
在使用卵石和碎石配制混凝土的過程中，很多人夸大了碎石與水泥漿的粘結性能，忽視了卵石對混凝土拌合物工作性的有利方面，統一使用相同水膠比配制混凝土造成碎石混凝土強度高于卵石混凝土的結論。雖然卵石的表面過于光滑，沒有碎石粗糙的棱角，造成與水泥漿的粘結力降低，但通過合理的配合比設計，在混凝土的坍落度、含氣量、凝結時間及泌水性能都達到了相應規范的要求條件下配制出合格的高強混凝土也是可能的。
（二）骨料強度
在混凝土中骨料與膠凝材料之間相互協調對混凝土的強度產生貢獻，然而在高強混凝土中水泥石強度的提高以及界面性能的大幅度改善，其強度提高的瓶頸在于所使用的粗骨料。一般而言，配制混凝土時所選取的粗骨料強度都應比對應的設計強度要高一些，但具體高出多少有著不同的規定。《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52-2006中規定巖石的立方體抗壓強度要比新配制的混凝土強度高20%，《混凝土質量控制標準》GB50164-2011中規定了高強度混凝土所用粗骨料的母巖單軸抗壓強度應至少應比混凝土設計強度高出30%，而《公路橋涵施工技術規范》JTGF50-2011以及《中卻都規定巖石的抗壓強度與混凝土強度等級的比值不應小于1.5。對于高強混凝土較小的水膠比，混凝土中水泥石強度較高，所以要求粗骨料的強度也要相應提高。對此，許多地區所生產的粗骨料是不能很好的滿足其規定的。一般來說，無論普通混凝土還是高強混凝土，應選用密實堅硬的巖石來作為混凝土粗骨料使用。
（三）針片狀含量
粗骨料的粒形是一項重要的物理指標，對混凝土的性能具有重要的影響。粗骨料的粒形按照形狀可分為圓形、不規則形和有棱角形。粗骨料粒形受到破碎工藝、母巖材質等因素的影響，破碎而成的粗骨料的顆粒形貌差異大，沒有明確的形狀特征，很難對其進行準確的定義和描述。骨料中的針片狀顆粒是一種特殊的極端粒形，規范將骨料顆粒的長度大于該顆粒所屬粒徑的平均粒徑2.4倍的顆粒定義為針狀顆粒，厚度小于平均粒徑0.4倍的顆粒為片狀顆粒。
（1）針片狀顆粒對混凝土工作性的影響
粗骨料顆粒越接近球體，其棱角也就越少，較小粒徑的顆粒易于填充較大顆粒形成的空隙，便于填充密實，空隙率較小。不規則的骨料顆粒棱角較多，斷面多，比表面積也較大，與水泥漿體的接觸面增加，降低了裹附粗骨料的漿體厚度，增大了骨料間的摩阻力，使得新拌混凝土的和易性降低。在混凝土拌合物中，混凝土漿體一部分填充骨料顆粒間的空隙，另一部分包裹在骨料顆粒表面使骨料顆粒間摩擦力降低。包裹在骨料表面的漿體越多厚度越大，骨料顆粒間的距離越遠，其形成的摩擦力也越小，混凝土拌合物工作性相對越大。混凝土漿體用量不變的情況下，骨料中不規則顆粒含量增大，一方面會增加骨料空隙率，用于填充空隙的漿體增多，另一方面會增加骨料比表面積。這兩方面的原因均會造成包裹在骨料表面的漿體厚度降低，骨料顆粒間摩擦力增加，混凝土拌合物流動性降低。如包裹骨料的漿體不足會造成混凝土拌合物發澀發散，出現離析、泌水現象，終影響混凝土施工和硬化后的質量。
（2）針片狀對混凝土抗壓強度的影響
混凝土受壓斷裂破壞一般表現為在骨料與漿體粘結處斷裂、在砂漿帶中斷裂和在骨料上斷裂三種情形。骨料中針片狀顆粒含量增加一方面造成粗骨料的空隙率和比表面積增加，包裹在骨料表面的漿體厚度降低易造成混凝土體系界面薄弱環節增多，使得漿體與骨料界面區的缺陷增多，強度界面降低，一般來說混凝土抗壓強度隨粗骨料針片狀含量的增加而降低。另一方面，粗骨料針片狀顆粒含量較高時，針片狀顆粒在混凝土中更傾向于呈水平狀排列，被其它骨料顆粒呈簡支梁狀支承，很容易折斷。此外，個別的針狀顆粒對附近其他骨料顆粒起到尖劈作用，在振搗過程中還會阻滯氣泡上浮，造成骨料下方局部水膠比增大，從而在骨料下方界面處產生較多的孔洞和裂縫。
（四）粗骨料含泥量
含泥量作為粗骨料品質的一個重要指標，能夠反映出粗骨料的生產技術水平，粘土、粉塵等雜質常包裹于骨料的表面，形成一層粘結能力很弱的薄膜，降低粗骨料與水泥砂漿的粘結力，對混凝土強度造成了不利影響。此外，粘土、粉塵等含量較多時還會增加混凝土的徐變以及干燥收縮，影響混凝土的抗滲性進而降低混凝土的耐久性。而泥塊對混凝土的影響與粘土基本相同，但由于通常泥塊顆粒較大，在混凝土中易形成薄弱區或者較大的缺陷，會對混凝土的性能產生更為不利的影響。