粗集料对混凝土服役性能的影响

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发布时间：2021-11-21

资料介绍

混凝土是由水泥砂浆填充粗集料孔隙形成的密实结构，粗集料构成了混凝土中的强度骨架，粗集料的强度、最大粒径、岩石类型
以及在混凝土中的体积分数等都会对混凝土的各项性能产生不同程度的影响。对诸多文献中粗集料对混凝土强度、弹性模量、收缩和渗透
性能的影响的研究成果进行了综述，为混凝土配合比的科学设计提供参考。
关键词：粗集料；强度；弹性模量；收缩；渗透性
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)07—0041—05
Review on the study of effect of coarse aggregate on service properties of concrete
SHEN Wei-guo ，CUIXiao-yuIb LIJia—sheng ，LANQing ，CAOLiang-hong~,LUZi-li
(1a．KeyLaboratoryforSilicateMaterialsScienceandEngineeringofMinistryofEducation；b．SchoolofMaterials Science andEngineering，
WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China；2．GuangdongChangdaHighwayEngineeringCo．，Ltd．，Guangzhou 511431，China)
Abstract： Concrete can be considered as a m atrix constituted of cement m ortars filling in the voids of coarse aggregate．The coarse aggregate
form s the fram ework of the concrete，most of its properties，e．g．its strength，m aximum size，rock sort an d its volum e fraction in concrete are
responded for th e properties of concrete by varying degree．This paper reviewed th e research works on effect of coarse aggregate on th e strength，
elastic modulus，shrinkage and permeability of concrete to comprehensively understand the effects coarse aggregate plays in the concrete．It may
contribute to th e scientifically design ofthe m ixing proportion ofthe concrete．
Key words： coarse aggregate；strength；elastic modulus；shrinkage；permeability
0 引言
混凝土是一种复杂非匀质的多相材料，一般认为混凝土是
由粗集料、水泥浆体和浆体一集料界面过渡区组成的三相体系。
混凝土中骨料的体积分数达到 60％～80％，其中粗集料占据较大
比例(40％，甚至更高)，所以集料诸多特性在很大程度上影响混
凝土的耐久性和服役性能。混凝土中的粗集料相互嵌锁形成其
强度骨架，通常是混凝土各组分材料中强度最高、耐久性最佳、
体积稳定性最好的结构单元。大量的研究[ -6]都表明了集料的诸
多性能，如集料的化学矿物组成、形状、粗糙度(表面状态、表面
织构 )、密度、硬度、强度、化学和物理耐久性、孔结构、粒径、弹
性模量、级配、吸水率和体积含量等对混凝土性能(如强度、弹
性模量、收缩和断裂行为等 )都会产生不同程度的影响。因为集
料的形态、级配及含量很大程度上决定混凝土内部结构的形貌
和堆叠程度。目前很多混凝土工程和混凝土研究时为了保证混
凝土良好的工作性，混凝土配合比设计时往往采用比较小的粗
集料用量，对混凝土服役性能十分不利，其中由于过多的浆体
富余带来的早期开裂更是混凝土耐久性的隐患。
本研究综述了国内外混凝土中集料对混凝土强度、弹性性
质、收缩和渗透性能等服役性能的影响方面的研究工作，以期
形成粗集料在混凝土中效用的综合认识，对混凝土配合比的科
学设计有一定的指导意义。
收稿日期：2011_01—19
1 粗集料对混凝土强度的影向
1．1 混凝土强度的影响因素
混凝土可以看成是浆体、集料以及浆体一集料界面过渡区组
成的三相体系，通常混凝土的强度可以由净浆强度和集料一基体
的黏结强度复合的一个经验公式来表示啊：
8=-8o+b0+6lMl 2^ (1)
式中：6——混凝土的强度；
60，b0，bl，b2——常数；
— — 净浆强度；
— — 浆体与集料的黏结强度。
Neville和 Brooks~]也指出在高强混凝土中基体得到改善，
集料性能就成为影响混凝土强度非常重要的因素。不难理解，
在低强混凝土中，基体薄弱，受载破坏多源于界面开裂，混凝土
的破坏很大程度是由于大量界面黏结的损失，集料的强度很难
体现出来。高强混凝土中界面黏结性能得到了大幅度改善，集
料作用就显得突出了。作为混凝土材料中主要构成成分的胶材
和集料，当胶材的作用发挥到极限时，集料的作用就显得比较
重要了．，从配制高强混凝土对粗集料有严格要求就可说明这一
点。内维尔r8]认为混凝土的抗压强度不能超过它所用主要集料
抗压强度太多，并指出集料对混凝土强度影响可能不仅由于集
料的力学强度，而且相当程度上取决于其吸水和黏结特性。因此