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机制砂混凝土与天然砂混凝土抗压强度的比较

浏览: 发布时间:17/08/11

混凝土的抗压强度是混凝土力学性能中的一个更基本指标,也是评判混凝土强度等级是否达到要求的一个重要依据。混凝土的抗压强度是混凝土其他性能研究的前提和基础,只有强度达到要求了,才能进行后续工作的研究,各个性能之间具有一定的关联性。从以往的工程事故案例上看,发生的原因多数是由于混凝土的抗压强度达不到造成的,或者是由于抗压强度的原因引起的结构承载力不足、耐久性、裂缝发生导致破坏。所以研究混凝土的抗压强度是极其必要的。目前采用立方体抗压强度作为混凝土抗压强度的特征值。

用机制砂和用天然砂配出的混凝土 28d 抗压强度值均能达到强度等级要求,且混凝土强度等级越高,所得出的抗压强度值越大。从 C45 混凝土来看,用机制砂配出的混凝土抗压强度明显高于用天然砂配出的混凝土抗压强度,说明了机制砂是可以提高混凝土的抗压强度。

在对试件做抗压、加载过程中,通过观察发现:天然砂混凝土在极限荷载作用下会不断地产生裂缝,往侧面两端扩散,迅速碎裂,征兆不明显。机制砂混凝土在极限荷载作用下会间接地发出碎裂的声音,且表面不会立马产生裂缝,某种程度上起到了“预警”作用,为接下来混凝土破坏做准备。待承载力达到一定时,侧面会慢慢产生裂缝,并发出清脆的崩裂声,直至混凝土达到更大承载极短时发生破坏,特别是混凝土强度等级越高,发生这种现象越明显,时间也越长。这表明了用机制砂配出的混凝土可以延迟混凝土的破坏时间。

C25、C45、C60 混凝土极限破坏时其浇筑面、侧面、底面的破坏形态如图4.2 所示。从图 4.2 可以说明不同强度等级混凝土,其破坏形态是不一样的,但裂缝的产生多数集中在侧面部分,这主要原因是随着荷载的慢慢增加,对试块施加的压力同时使试块的应力水平达到了所能承受的极限值,试块由于受到水平和竖向摩擦力的共同作用,使得试块首先沿斜向方向破裂,中间部分的混凝土因应力的集中作用更先达到极限应变而出现鼓出坍落,更终形成对顶的两个角锥体而发生破坏。从中也可看出,C45 混凝土的浇筑面破坏程度较 C25 和 C60混凝土的浇筑面破坏程度来的大。

从混凝土立方体抗压强度试验反映出:混凝土强度等级越高,抗压强度值越大。机制砂混凝土的抗压强度值大于天然砂混凝土的抗压强度值,且试件的破坏形态呈现出不同的态势。原因在于以下几个方面:

(1)混凝土的抗压强度值主要取决于材料中水泥的用量,强度等级高的混凝土水泥用量多,形成的胶体填充了内部空隙,空隙少,密实度大,抗压强度值就大。

(2)机制砂抗压强度值比天然砂抗压强度值高可能有三个方面的原因:首先,从砂的来源来看,本试验用的机制砂是来源于花岗岩岩石,质地坚硬;天然砂来源于大海岩石,经过漫长风化形成的,硬度相对低,在相同配合比下,机制砂配出的混凝土抗压强度会高于天然砂。第二,从砂的本身特点来看,机制砂的粒型多呈三角形或方矩体,表面粗糙,棱角尖锐;天然砂的粒型规则,呈圆形,机制砂这种不规则的粒型配出的混凝土其骨料之间的粘结力可能比天然砂大,因而抗压强度值相对会高。第三,机制砂中含有石粉,适量的石粉对混凝土是有利的,而天然砂中含有泥,泥对混凝土是有害的。机制砂中的石粉能够改善混凝土的孔隙特征,改善水泥浆体与集料的界面结构,在混凝土中起到了微集料填充作用,减少了混凝土骨料间的空隙,增加了混凝土的密实度,因而在一定程度上提高了混凝土的抗压强度。

(3)混凝土的破坏形态是由多方面因素共同决定的。混凝土从承受荷载到更终破坏需要经过三个阶段:首先阶段主要为 30%~40%极限抗压强度以内裂缝的变化,这时候裂缝会在混凝土内的某些孤立点上先开始发生并产生拉应力集中,这时微裂缝会随着应力的增加不断产生、扩展,其中截面裂缝会向砂浆中延伸。第二阶段主要为裂缝稳定扩展阶段,这个阶段的裂缝发展较为稳定缓慢,应力—应变曲线逐渐变弯,横向变形系数在不断增大,不可恢复的变形明显增加,应力水平达到 70%~90%极限抗压强度。第三阶段主要为裂缝不稳定扩展阶段,这个阶段的裂缝发展较快,裂缝数量、宽度极剧增加。随着应力的继续增加,混凝土内裂缝不断发展,引起水泥石与骨料之间的粘结作用基本丧失,更终导致混凝土整体破坏,同时应力达到极限抗压强度。总体上,不同强度等级的混凝土基本上是按照上述的破坏机理进行的,但是强度等级高的混凝土,其本身所用的水泥胶体量多,混凝土在受荷前会因水泥多引起的内部收缩大、温度高等原因更容易出现裂缝,这样其破坏形态也就不同。另外,由于机制砂的本身特点及物理性质不同于天然砂,因而用机制砂配出的混凝土更能够延迟混凝土的破坏时间。