骨料级配优化对混凝土胶凝材料用量的影响

骨料级配优化对混凝土胶凝材料用量的影响试验1主要原材料

1.1水泥

1.

1.1本试验采用广东塔牌集团生产的水泥，其基本物理性能P-O

42.5R如表所示1细骨料

1.

1.2天然河砂，属于级配区，细度模数为表观密度为II

2.60〜

2.80,含泥量为以下细砂含量为2670kg/m3,

0.8%,

0.315mm

8.12%粗骨料

1.

1.3共有种不同尺寸的碎石，均属花岗岩碎石，碎石和35〜

31.5mm5碎石连续级配，基本物理指标如表所示〜25mm2其它原材料

1.

1.4）矿渣粉矿渣粉，为广东韶钢嘉羊新型材有限公司生产，表1S95观密度为

2.80g/cm3,28d活性指数为98%；）粉煤灰级粉煤灰，为广州恒达资源综合利用有限公司黄电粉2II煤灰加工厂生产，表观密度为活性系数为需水

2.38g/cm3,28d70%,量比为95%,烧失量为

7.15%；）减水剂:使用深圳五山口系减水剂,固含量为密度330%,pH=

6.3,减水率为

1.10g/cm3,20%试验方法

1.2粗细骨料样品制备L

2.1不同空隙率的细骨料主要通过控制以下细砂含量进行调

0.315mm整，细骨料细度模数应控制在区中砂范围内；不同空隙率的粗II骨料主要通过石和碎石或碎石按5〜10mm5〜

31.5mm5〜25mm比例搅拌均匀后进行测定，根据工程应用要求，直卸混凝土主要使用碎石,泵送混凝土主要使用碎石5〜

31.5mm5〜25mm试验结果与分析2骨料级配优化

2.

1.细骨料最低空隙率

2.

1.1本试验中使用以下细砂含量控制砂的空隙率，主要基于

0.315mm以下2点考虑

（1）《混凝土泵送施工技术规范》（JGJ/T10）中指明细骨料宜采用中砂，通过

0.315mm筛孔的砂，不应少于15%；⑵工程实践经验通常以控制以下细砂含量为指标，以改

0.315mm善混凝土的粘聚性和增加混凝土的密实性由图可知，随着以下细砂含量的不断增大，从逐

20.315mm

8.12%渐增大到时，细骨料松散堆积和紧密堆积的空隙率均先逐渐

31.0%降低后逐渐升高从试验数据可知，其在时空隙率达到最

17.84%低，分别是和从图中松散堆积对应的空隙率来

41.44%

35.18%2看，以下细砂含量在和时空隙率也相对较

0.315mm

20.20%

22.00%低，分别为和其对应的以下细砂含量均

41.48%

41.47%,

0.315mm可作为工程参考指标综上所述，以下细砂含量为、和同

0.315mm

17.84%

20.20%

22.00%样可作为实际工程应用中的参考指标然而，由于以下

0.315mm细砂含量的增大往往也会直接增大了砂的含泥量，同时砂的总比表面积也会增大，从而导致其需水量增大，增加了减水剂的掺量因此，为了满足工程要求的同时找出相对较低的空隙率,可将以下细砂含量控制在左右为宜，而在实际工程应

0.315mm

17.84%用中，泵送混凝土要求以下细砂含量必须大于因此

0.315mm15%,左右的控制指标符合工程实际要求

17.84%粗骨料最低空隙率

2.

1.2由图可知，随着石含量不断增大，石与3a5〜10mm5〜10mm5碎石组成的混合碎石堆积空隙率先降低后升高，当〜

31.5mm5〜石含量为时松散堆积和紧密堆积的空隙率均达到最低，10mm10%分别为和因此通过试验结果表明，对于直卸混

47.48%

42.69%凝土，为了控制碎石空隙率使其达到最低，实际工程应用以90%的碎石掺的石为宜5〜

31.5mm10%5〜10mm由图可知，随着石含量不断增大，石与3b5~10mm5〜10mm5碎石组成的混合碎石堆积空隙率先降低后升高，当〜25mm5〜石含量为时松散堆积和紧密堆积的空隙率均达到最低,10mm10%分别为和因此，通过试验结果表明，对于泵送

47.36%

42.50%混凝土，为了控制碎石空隙率使其达到最低，实际工程应用以90%的碎石掺的石为宜5〜2010%5〜10mm混凝土配合比试验

2.2混凝土骨料级配优化前后所使用的骨料类型如表所示种混凝32土数据对比前提条件为

（1）同一强度等级下的2种混凝土（级配优化前和级配优化后）水胶比保持一致，砂率不变，碎石总用量相同，且坍落度相差均在以内；⑵胶凝材料中，水泥与粉10mm煤灰固定比例为73；

（3）混凝土粘聚性均良好，无明显泌水离析现象出现直卸混凝土

2.

2.1由表可知，对于直卸混凝土来讲，在混凝土坍落度、坍落扩4C20展度和抗压强度相近的情况下，使用级配优化后的河砂和碎28d石进行配合比试验其每混凝土中胶凝材料用量相比级配优化前m3的降低了究其原因，级配优化后的河砂和碎石堆积更15kg/m3加密实，空隙率得到一定程度的降低，从而导致需要填充在砂石空隙间的浆体用量减少，胶凝材料用量因此也得到节省同样，从、配合比试验数据同时可以看出，使用级配优化后的河C25C30砂和碎石进行混凝土配合比试验，其相比较级配优化前每混凝m3土中胶凝材料用量均降低了10kg/m3o因此，从直卸混凝土配合比试验结果可知，通过优化河砂和碎石级配，在确保混凝土工作性能和力学性能的前提下，每混凝土中m3的胶凝材料用量可得到一定程度的降低，而这对于降低企业生产成本或提高混凝土的性能具有重要的指导作用泵送混凝土

2.

2.2由表可知，对于不同标号的泵送混凝土来讲，掺入级配优化前后5的粗细骨料的混凝土坍落度、坍落扩展度和抗压强度均较为28d相近其中，掺入级配优化后的粗细骨料的和泵送混凝C20C25土中每胶凝材料用量相比级配优化前的均降低则m315kg/m3,C30降低其降低幅度与直卸混凝土较为一致从表试验数10kg/m35据同样可以说明，掺人级配优化前后的粗细骨料的混凝土工作性能和力学性能较为相近，而粗细骨料级配优化则可以在一定程度上降低混凝土中胶凝材料用量应用实例验算以直卸混凝土为例子进行计算求得理论节省胶3C20凝材料用量,再与实际混凝土配合比应用中所节省的胶凝材料用量进行对比,最终验证两者数据是否相符（本理论计算忽略骨料表面积改变对胶凝材料用量的影响）直卸混凝土配合比如表C206所示验算过程如下所示）混凝土中，级配优化后的河砂可节省体积为11m3一级配优化前河砂（以下细砂含量为）松散堆积密

0.315mm

8.12%度1320kg/m3；一级配优化后河砂（

0.315mm以下细砂含量为

17.84%）松散堆积密度1330kg/m3；一本验算假定混凝土中河砂以松散形式堆积）混凝土中，级配优化后的碎石可节省体积为2lm3一级配优化前碎石（碎石）松散堆积密度:100%5〜

31.5mm1390kg/m3；一级配优化后碎石的碎石和的石90%5〜

31.5mm10%5〜10mm松散堆积密度1410kg/m3；一本验算假定混凝土中碎石以松散形式堆积混凝土中，河砂和碎石级配优化后可节省体积为3lm3o

0.004m3+

0.012m3=

0.016m3；以混凝土为例，净浆浆体密度4lm3c20—

150.016m3可填充净浆浆体质量

0.016m3X1667kg/m3^

26.7kg；混凝土理论节省胶凝材料用量6lm3混凝土实际节省胶凝材料用量7lm3通过以上验算得知，骨料级203kg+87kg^

192.5kg+

82.5kg=

15.0kgo配优化后的混凝土理论节省胶凝材料为而实际应用中的混

16.6kg,凝土则节省胶凝材料为虽实际节省胶凝材料较理论的稍低，

15.0kg,但两者数据较为接近，实际和理论基本吻合结论4）实际工程进行混凝土配合比设计试验时，将河砂中以

10.315mm下细砂含量控制在左右，同时确保细度模数落在区中砂

17.84%n范围内，可在一定程度上降低河砂空隙率；）对于直卸和泵送种类型的混凝土，分别在其所使用的连续级配22的碎石和碎石中掺入的石可降5〜

31.5mm5〜25mm10%5〜10mm低堆积空隙率；）在保证工作性能、抗压强度且满足其它工程技术要求的前提328d下，骨料级配优化后的不同标号（）的直卸或泵送混C20,C25,C30凝土，在进行配合比设计试验时，每混凝土胶凝材料用量可降m3低这与理论验算结果基本吻合10〜15kg/m3,。