刘 勇 郭 琛
（山东科技大学土木工程与建筑学院，山东，青岛，266590）
【摘 要】本文在大量试验的基础上，探讨了石子用量对混凝土强度的影响。试验表明石子用量对混凝土强度有一定影响，但是二者的关系并不是简单的线性关系。石子用量对单掺即掺有粉煤灰、矿粉和不掺有粉煤灰、矿粉的混凝土强度影响效果不同。子用量并不是越多越好，在一定范围内减少石子用量可能会使强度有所提高，或着变化不大。
【关键词】龄期；石子用量；混凝土强度
引言
传统的混凝土配合比设计方法是依据国家行业标准JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》[1]，再结合其他掺合料应用技术规程的规定而进行的，但是对混凝土配合比设计中配制的石子用量、石子大小，用水量和砂率等关键参数的确定，没能给出准确的定量计算公式，这一直是困扰研究人员的问题。所以很多专家学者依据自己研究得出的数学模型及理论，重新创建了各种新的混凝土配合比设计方法[2’3]。
石子在混凝土中提供了主要强度，而且占据了大量体积，刘振兴等人曾得出混凝土配合比设计中石子用量随混凝强度等级变化不大，且随着混凝土强度等级提高而增加[4]。石子在混凝土中提供了主要强度，而且占据了大量体积，本文通过测试掺入不同量的石子的混凝土强度，得出石子用量与混凝土强度之间的关系，找到石子在混凝土最佳用量。
1．试验概述
本试验分为三组进行，分别为A、B、C组，A组中原材料为水泥、砂子、石子、水，B组中原材料为水泥、粉煤灰、砂子、石子和水，C组中原材料为水泥、矿粉、砂子、石子和水。A组中又分为A1-A5五个小组，每个小组的石子用量不同，B、C组也是如此。
每个小组做12个100mm×100mm×100mm的立方体试块，试块均采用自然养护，每个强度等级分为3d、7d、14d和28d四个龄期，每个龄期测三个试块强度，然后取其平均值，最后化为100mm×100mm×100mm的立方体标准试块强度。
2．试验步骤
2.1试件的制作
首先按照上表中的材料用量称取相应的材料。材料称取完后应按照粒径从大到小依次倒入混凝土搅拌机中，搅拌过程中水要均匀添加。待混凝土搅拌均匀后，测量其扩展度，然后入模。将混凝土拌合物一次装满试模，装料时用抹刀沿试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。试模附着或固定在振动台上，振动时试模不得有任何跳动。振动持续到表面泛浆，不得过振。振捣完成后，刮除试模上口多余的混凝土，用镘刀将试件表面抹平。待混凝土临近初凝时，再次用镘刀将试件仔细抹平，表面与试模边缘的高低差不得超过0.5mm。
2.2试件的养护
1）试件形成后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。
2）试件采用标准养护，在温度为（20+25）Co的环境中静置1昼夜，然后拆模并编号。
3）拆模后的试件立即放入标准养护室[温度为（20+2）C,相对湿度95%以上]中养护，试件之间应保持在10~20mm的间隔，试件表面保持潮湿。
4）养护龄期分别为3d、7d、14d、28d。
2.3混凝土立方体抗压强度试验
2.3.1主要试验仪具
试验的主要仪器是TYE-2000B型压力试验机，如图1所示，试件的预计破坏荷载宜为试验机全量程的20%~80%，具有加速度指使装置或加速度控制装置，能均匀、连续地加荷。
2.3.2试验步骤
图1 TYE-2000B型压力试验机
1）试件到达试验龄期时，从养护室取出，用湿布覆盖，并尽快试验，避免其湿度变化。将试件表面与上下承压板面擦拭干净。检查试件的尺寸及形状，相对两面要平行，表面倾斜偏差不得超过1mm。测量试件尺寸（精确至1mm）,当试件有严重缺陷时，应废弃。
2）将试件放在试验机的下压板或垫板上，试件的承压面应与试件成形时的顶面垂直，试件的中心应与试验机下压板中心对准 。
3）开动试验机进行加荷。加荷应连续而均匀地进行（不得冲击）。其加荷速度为：因混凝土强度等级低于C30，所以取0.3~0.5MPa/s。当试件接近破坏而开始迅速变形时，应停止加荷，直至试件破坏。最后记录破坏荷载F。
2.3.2试验结果计算与处理
以三个试件测值的算数平均值作为该组试件的强度值。当3个定值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大值及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%，则此组试验结果无效。
3．试验结果与分析
在同小组相同龄期的情况下，石子的用量并不与混凝土强度成简单的线性关系；A组在相同龄期的情况下，A4组的强度与A5组的强度相差不大，但石子掺量减少了五分之一，A3组虽然石子用量减少了三分之一，但是强度明显降低；B组在相同龄期的情况下，B3组的强度与B5组的强度相差不大，甚至略高于A5，但石子的用量减少了四分之一；C2组的强度比C5组的强度略高而且石子的用量减少了三分之一；相同龄期相同石子用量的情况下，A组的强度高于B、C组的强度；石子用量对A、B、C三组的混凝土强度影响程度不同。
4．结论
本文研究了混凝土中石子用量对混凝土强度的影响，根据试验结果得出以下结论：
（1）石子用量对混凝土强度有一定影响，但是二者的关系并不是简单的线性关系。
（2）石子用量对单掺即掺有粉煤灰、矿粉和不掺有粉煤灰、矿粉的混凝土强度影响效果不同。试验表明当混凝土中掺有粉煤灰，石子用量减少四分之一左右时，混凝土强度可达到最佳，当混凝土中掺有矿粉，石子用量减少三分之一左右时，混凝土强度可达到最佳，当混凝土不掺粉煤灰与矿粉时，混凝土强度会随石子用量的增加而增加，石子用量减少五分之一时的混凝土强度与全石的混凝土强度相差不大。
（3）试验表明石子用量并不是越多越好，在一定范围内减少石子用量可能会使强度有所提高，或着变化不大。
参考文献：
[1]JGJ 55—2011，普通混凝土配合比设计规程[s]．
[2]张明征．高性能混凝土的配制与应用[M]．北京：中国计划出版社，2003：1-109．
[3]陈建奎，王栋民．高性能混凝土配合比设计新法—全计算法[J]．硅酸盐学报，2000，28(02)：194—198．
[4]刘振兴，宋少民．确定混凝土配合比中砂石用量的新方法[J]．江西建材，2014年第12期：267—271．
论文作者:刘勇,郭琛
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/14
标签：混凝土论文; 石子论文; 强度论文; 用量论文; 粉煤灰论文; 表面论文; 关系论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;