粗骨料与混凝土工作性能关系研究

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发布时间：2021-09-08

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粗骨料与混凝土工作性能关系研究
相阳，朱威，朱慈勉
(1．同济大学土木工程学院。上海200092； 2．中国建筑上海设计研究院有限公司第十研究所．上海200063)
【摘要】基于混凝土各组分分布的简化模型，通过理论推导和试验，研究了粗骨料粒径、骨浆比与新拌混
凝土流变性能之间的关系。提出用坍落速度反映新拌混凝土塑性粘度的试验方法。研究结果为：拌合物塑性粘
度随骨浆比值增大而增大，随骨料粒径增大而减小。提出了目前商品混凝土在泵送条件允许的情况下其粗骨料
应用的改良方向。
【关键词】骨浆比；粗骨料粒径；工作性能
【中图分类号】 133528．041 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2012)08—0001—03
STUDY oN 唧CoRRELATIoN BETW EEN COARSE AGGREGATE
AND W ORKING PERFoRMANCE OF CoNCRETE
XIANG Yang ， ZHU Wei ， ZHU Ci．mian
(1．College of Civil Engi．，Ton@ Univ．，Shanghai 200092，China；
2．China Architecture Design and Research Institute of Shanghai Group，Shanghai 200063，China)
Abstract：Based on a simplified model of concrete containing each component，the correlation be—
tween aggregate／mortar ratio，aggregate size，and working performance of fresh concrete was studied
through theoretical derivation and experiments．The slumpping—speed of fresh concrete was brand newly
used to reflect its plastic viscosity．The main conclusions are as folows：the plastic viscosity increase
with the increasing of aggregate／mortar ratio，but decrease with the increasing of particle size of COarSC
aggregate．The way to improve the apphcation of coarse aggregate in commodity concrete was also pro—
posed at the end ofthe artica1．
Key words：aggregate／mortar ratio；particle coarse aggregate size ；working perform an ce
高层建筑结构对于新拌混凝土的工作性能要求较高，为
保证顺利泵送，给料连续，且满足钢筋间距对骨料粒径的要
求，混凝土粗骨料粒径一般较小l2】。但对于建筑基础、高层
建筑转换结构、以及尺寸较大的特殊构筑物等建筑结构，新拌
混凝土浇注时布料高度较低，泵送压力相对较小，并不必完全
采用小粒径粗骨料。粗骨料可看作混凝土中的刚性骨架，其
用量的提升和级配的改善不仅有助于提高混凝土强度，而且
能降低水泥浆用量并约束水泥浆体从而减小干缩。传统的混
凝土配合比设计从混凝土的三相组成出发，并没有过多的考
虑各种外加剂的应用，所得出的配比结果依然满足了工程要
求，并呈现出良好的使用性能。】。所以应该意识到在大体
积混凝土结构的浇注中，通过适当增大骨料粒径来协调新拌
混凝土可泵性与浇筑后结构可能出现的系列问题之间的关
系，是存在可能的。目前商品混凝土采用较小粒径的石子、较
低的骨浆比值，粗骨料的应用状况并非最佳，尤其是在大体积
混凝土结构中，改良空间完全存在。
1 粗骨料状况与拌合物流变指标关系推算
1．1 理论模型
曾有学者进行过新拌混凝土流动状态的试验研究与数
值模拟 J，但研究并没有过多的依赖实际物理过程。新拌
混凝土的流动是内部的剪切变形所致，适于用Bingham模型
描述：拌合物在克服屈服应力后开始流动，剪切流动速度与
相对剪切应力呈线性关系。粗骨料是悬浮于水泥砂浆中的
稳态固体，新拌混凝土流动时，全部剪切变形均来自于水泥
砂浆，粗骨料作被动的刚体运动。
拌合物中骨料与砂浆的分布状态如图1，粗骨料具有一
定级配，在浆体中的分布也不尽均匀，很难从图l所示的实
际状态出发分析。考虑到局部不均匀不会影响宏观的流变
性质，砂浆层在粗骨料颗粒间的厚薄不均也能够在拌合物
在整个流变过程中趋向于整体上的均匀，故可以按照粗骨
料与水泥砂浆相对体积不变的原则，将实际状况看作粗骨
料颗粒大小一样并均匀分布。
相邻粗骨料间距相等，构成正四面体晶格空间分布，每个
骨料颗粒从属于2o个以它为顶点的四面体，其余空间为水泥
砂浆，为求简化，以球形代替粗骨料的实际构形，如图2。事
实上，德拉拉德曾在讨论混凝土配合比时提出过“平均骨料
间距”的概念 j，图2模型与这一概念在思想上是一致的。
剪切变形范围内相互平行的两个面之间可看作由砂浆