骨料性能对轻骨料混凝土力学性能的影响

骨料性能对轻骨料混凝土力学性能的影响

崔皓然申泽俊

长春市实验中学长春130118

摘要：本文通过对长白山浮石性能的研究，针对轻骨料混凝土强度变异性大的特点，配制强度等级LC30的轻骨料混凝土并作了早期性能研究，通过室内无侧限抗压强度试验，探讨了不同浮石粗骨料和不同养护龄期下浮石轻骨料混凝土强度增长的规律，实验结果表明：骨料强度越大、压碎指标越高，配制的混凝土强度越大；随养护龄期的增长，轻骨料混凝土强度明显增长。

关键词：浮石轻骨料；混凝土；无侧限抗压；强度

1．引言

在21世纪以至更长的时期内，混凝土材料仍是最主要的建筑材料，但是普通混凝土有自重大、保温隔热性能差等缺点，影响了它在某些工程领域中的应用。随着现代土木工程结构日益朝着高耸、大跨、重载的方向发展，以及建造各种新型特种结构需求的增加，普通混凝土自重大的缺点也日益明显，限制了混凝土结构在高层建筑、大跨度桥梁、海洋浮式采油平台等结构物中的应用，因此发展轻集料混凝土就变得尤为乐观，但是目前针对现有的研究还未完全。国内外研究人员已经进行了大量的研究[2-3]。FrankVecchio（1990）[3]对混凝土框架的温度应力进行了研究，陆培毅[13]等在采用有限元方法模拟基坑开挖过程中支护结构与土的相互作用的基础上，提出将温度场耦合到应力场中来分析基坑支护支撑温度效应。本文针对浮石轻骨料混凝土中浮石骨料类型的变化，通过无侧限抗压试验探讨了轻骨料混凝土力学性能。

2．试验原料与方法

2.1原材料试验

水泥：吉林省长春市双阳区生产的亚泰P.O42.5R级普通硅酸盐水泥，其安定性合格。材料的化学组成见表1

表1P.O42.5硅酸盐水泥和浮石粉的主要化学组成

（第一种）

（第二种）

图1天然浮石形貌

细骨料：河砂，细度模数2.5，堆积密度1465kg/m3，表观密度2650kg/m3，含泥量2%，颗粒级配良好。减水剂：UNF-5型高效减水剂。水：普通自来水。

2.2试验内容

本文按照《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081-2002）中的规定，进行了轻骨料混凝土7d、28d立方体抗压强度试验。试验采用边长为100mm的标准立方体试件，150tCH-5型压力试验机上进行。加载速率控制在0.5MPa/s。每组3个试件。试验配合比见表3，

表3LC30轻骨料混凝土最优基准配合比（kg/m3）

图2轻骨料混凝土的成型工艺流程

浮石骨料多孔吸水性大，本文采用对浮石骨料进行预湿处理的搅拌工艺。拌和时，即将砂、轻骨料、水泥投入拌和筒内，先进行稍微干拌，由于浮石颗粒的表面粗糙，搅拌比较困难，通过干拌获得较好的拌和效果，使各组分均匀分散于干拌和料中，然后加水和减水剂进行湿拌。

浮石密度一般比水泥砂浆小，振动成型工艺时容易出现比较严重的分层现象，使混凝土内部分布不均匀。因此，本试验采用加压振动的成型工艺，即在振动时用平板盖在模具上，并施加压力使板与模具同时振动，振动成型时间控制在0.5min左右。本试验中轻骨料混凝土的成型工艺流程见图2。

3．试验结果与分析

3.1轻骨料混凝土试验结果

试验所得的各组不同骨料类型的轻骨料混凝土的力学性能试验结果详见表4。

表4LC30轻骨料混凝土7d、28d立方体抗压强度

为更直观的体现试验所得数据结果之间的对比情况，对数据进行分析得到如下图表：

2）龄期的影响

从表4和图4结果可以看出，轻骨料混凝土的强度随着龄期的增加基本呈线性增大，龄期从7d增加到28d，同种骨料类型下强度都有所提高，28d时的强度最高达到7d强度的1.42倍。

3.3轻骨料混凝土受压时的破坏特征及分析

在轻骨料混凝土抗压试验中发现，随着荷载增加，当荷载达到试件抗压峰值的约为90%左右时，开始出现可见的裂缝，裂缝多出现试块的两侧棱角处或仅一边棱角处，随后裂缝大多沿竖向迅速发展，形成贯通的裂缝，同时伴随着崩裂的声响，呈崩裂状。破坏后通缝处及试块的棱角处的混凝土试件出现大量剥落，破坏形态见图5。试验机油压指针迅速回零，表现出明显的脆性破坏形态。

图6轻骨料混凝土立方体破坏断面

4．结论

1）不同浮石骨料类型的浮石轻骨料混凝土试验结果表明，轻骨料混凝土强度随着骨料类型不同而变化，并且，骨料强度对混凝土的强度起决定作用。

2）轻骨料混凝土的强度随着龄期的增加基本呈线性增大，龄期从7d增加到28d，强度达到7d强度的1.42倍。

3）浮石轻骨料混凝土试件轴心抗压强度结果表明浮石本身的物理性能对其所配制的轻骨料混凝土力学性能起到了决定性作用。

4）浮石轻骨料混凝土试件受压破坏大部分都是浮石集料破坏，骨料破坏是其破坏的突出特征。