混凝土粗骨料堆积的定量体视学研究

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发布时间：2022-02-24

资料介绍

将预拌混凝土用粗骨料筛分为各单粒级颗粒，分别测定孔隙率和定量体视学参数后，进行骨料级配试验及其体视学参数计算．
分析粗骨料堆积孔隙率与体视学参数之间的相关性，探讨运用定量体视学方法进行骨料最紧密堆积设计的可能性。结果表明：单粒级粗骨
料孔隙率与球形率、圆度之间具有良好的相关性；级配粗骨料 L隙率与球形率、填充度之间具有良好的相关性；基于定量体视学参数的多
元回归公式能够较精确预测粗骨料的孔隙率，为实现粗骨料的级配优化设计提供了可能。
关键词：粗骨料；孔隙率；定量体视学；回归分析
中图分类号： TU528．叭文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2OI 1)04—0064—05
m age analysis for package of coarse aggregates used in concrete
ZHA NG Xiao—wei ，XIAO Rui-m in ，ZHANG Xiong
(1．School ofCivil Engineering，SuzhouUniversity ofTechnology and Science，Suzhou 215011，China
2．Institute ofMaterial Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China)
Abstract： Several groups of m ono-sized particle were obtained by seizing coarse aggregates used in ready mixed concretes and their voidage
fraction and quantitative stereological parameters were respectively measured，then different gradated aggregates were gained by mixing
mono-sized particles in various ratio and the corresponding quantitative stereologieal param eters were calculated．and the correlation between
voidage fraction ofcoarse aggregates and quantitative stereological parameters were analyzed．Furthermore the possibilty ofclosest packing design
ofcoarse aggregate by image analysis technology was discussed．The results show ：a good correlation exists between voidage fraction and spherici—
ty，roundness for mono—sized coarse aggregates；and between voidage fraction and sphericity，filling fact for gr adated aggregates．a m odel ofmulti—
pie regr ession on quantitative stereological parameters can accurately predict the voidage fraction of coarse aggr egates，which provides a possibili—
ty for the optimization design ofgradation for coarse aggregates．
Key w ords： coarse aggr egates；voidage fraction；quantitative stereology；multiple regr ession analysis
0 引言
混凝土的技术性能在相当程度上取决于其主要组成材
料——粗骨料。当粗骨料级配良好、堆积孑L隙小时，不但能赋予
混凝土高的强度和弹性模量，而且可有效改善其徐变和收缩性能，
显著提高耐久性，并获得节约水泥的经济效果。因此，自 Fuller
首次提出骨料最大密度曲线理论以来，如何实现骨料的最紧密
堆积一直是混凝土领域的研究热点。但南于骨料颗粒形状特征
难以表征，其对堆积的复杂影响无法定量，传统的方法一般建
立在大量试验和骨料数据库的基础上[1_2]，难以获得实际应用。
近年来，伴随高性能混凝土的研究和应用，基于骨料最紧
密堆积的混凝土配合比优化设计方法受到广泛认同p。]，而计算
机技术和图形处理技术的发展也为骨料优化设计创造了条件。
目前，国外研究者已基于骨料堆积理论，开发了级配优化设计
的计算机程序，并在混凝土和骨料生产中获得成功应用 [6_1，而
应用定量体视学参数，描述骨料颗粒形状特征，探索其与堆积
密实程度的相关性也有许多研究报道 ”。但国内这方面的研究
则相对滞后，显然不利于我国混凝土制备水平的提高。
受母岩和破碎设备的影响，混凝土粗骨料颗粒特征应具有明
收稿日期：2010—11-23
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显的地域f生特征，有必要借鉴国外研究手段在国内开展相关研究。
本文以上海周边地区预拌混凝土用粗骨料为对象，结合骨料级配
试验和定量体视学参数的测定及计算，确定影响粗骨料堆积孔隙
率的关键体视学参数，回归分析其定量关系，并探讨运用定量体视
学方法，进行混凝土粗骨料最紧密堆积优化设计的可能性和步骤。
1 原材料
A、B、C三种碎石：石灰岩，来自上海周边地区不同预拌混
凝土公司。
按 JGJ 53—79《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验
方法》规定的方法测得其密度值，进行筛分析，获得足够数量的
单粒级骨料，并测定各单粒级骨料的堆积孑L隙率，结果如表 l。
2 试验方法及步骤
2．1 试验方法
2．1．1 骨料颗粒的定量体视学分析
定量体视学方法又称图象分析技术，是一种通过测量和计
算材料二维结构来定量推断其三维结构特征的外推方法，是一
种统计复原方法。