摘要：選取了10種不同性質的粗細骨料組合，在相同的配合比條件下進行了混凝土強度、變形及熱學性能試驗，并對試驗結果進行了比較分析。研究結果表明，不同骨料組合下混凝土的性能有一定差異，這種差異既和骨料的特性有關，也和骨料與砂漿問的界面特性有關?；炷恋膹椥阅Ａ?、線膨脹系數和導溫系數主要決定于粗骨料的性質，而粗、細骨料的強度對混凝土強度影響不大。
摘要：選取了10種不同性質的粗細骨料組合，在相同的配合比條件下進行了混凝土強度、變形及熱學性能試驗，并對試驗結果進行了比較分析。研究結果表明，不同骨料組合下混凝土的性能有一定差異，這種差異既和骨料的特性有關，也和骨料與砂漿問的界面特性有關?；炷恋膹椥阅Ａ?、線膨脹系數和導溫系數主要決定于粗骨料的性質，而粗、細骨料的強度對混凝土強度影響不大。
關鍵詞：混凝土；粗骨料；細骨料；強度；彈性性能
0 引言
混凝土中骨料約占總體積的60%---80%，因此其粒徑、形狀、表面結構、級配和礦物成分等，都在不同程度上會影響界面過渡區的特性，進而對混凝土的特性產生一定影響[1-2]。楊再富[3-4]等通過試驗研究了碎石、鋼、砂漿、頁巖陶粒和加氣混凝土粗骨料對不同強度基體的混凝土抗壓、抗折強度的影響，研究表明粗骨料強度對混凝土強度有一定的影響。Alexander[5]進行了不同骨料混凝土的干縮、徐變試驗研究，認為骨料對混凝土拌合物的用水量、彈性模量以及界面過渡區都有影響，從而導致混凝土的變形性能的不同。
但從已有研究成果看，國內外對于不同粗、細骨料組合情況下，骨料對混凝土特性影響研究較少。本文通過試驗和理論分析，討論了不同粗細骨料混凝土強度、變形和熱學性能的變化規律，可為大體積混凝土的原材料選擇和配合比設計提供參考。
1 試驗設計與結果
選取了6種不同的骨料，成型混凝土進行了不同粗細骨料組合下混凝土的特性試驗研究，其中骨料（母巖）的性質如表1所示。
試驗中選用了10種不同的粗、細骨料組合，采用2種水膠比（0.40和0.50），粉煤灰摻量為30％，減水劑（JM-IIC）摻量為0.6％，分別進行混凝土力學性能、變形性能和熱學性能試驗。在試驗中控制拌合物坍落度3—5 cm，含氣量（5.0±0.5）%，試驗結果分別如表2—5和圖1—8所示。
1.1 強度試驗結果
由試驗結果可知：
?。?）不同粗細骨料組合下，混凝土的強度有所不同。在相同齡期下，混凝土的抗壓強度最大和最小值之間差別大約為15％，劈拉強度最大和最小值之間差別大約為25％。相同粗骨料，不同細骨料組合下，混凝土的強度也不同。
（2）從混凝土的180d抗壓強度來看，在0.40水膠比下，微晶玄武巖粗細骨料混凝土最高，混合玄武巖粗細骨料混凝土最低，二者相差9MPa；在0.50水膠比下，微晶玄武巖粗細骨料混凝土最高，杏仁玄武巖粗細骨料混凝土最低，二者相差9.4MPa。
（3）從混凝土180d的劈拉強度來看，在0.40水膠比下白云巖粗細骨料混凝土最高，混合玄武巖粗細骨料混凝土最低，二者相差1.39 MPa；在0.50水膠比下，微晶玄武巖粗骨料，白云巖細骨料混凝土最高，杏仁玄武巖粗細骨料混凝土最低，二者相差0.85MPa。
1.2 變形性能結果
由試驗結果可以看出：
（1）不同粗細骨料組合下，混凝土的彈性模量和極限拉伸變形有所不同。相同齡期下，混凝土的抗壓彈性模量最大和最小值之間差別大約為30％，極限拉伸變形最大和最小值之間差別大約為25％。
?。?）從混凝土180d抗壓彈性模量來看，在0.40水膠比下，白云巖粗細骨料最高，角礫熔巖粗骨料，混合玄武巖細骨料最低，二者相差15.6GPa；在0.50水膠比下，白云巖粗細骨料最高，杏仁玄武巖粗細骨料混凝土最低，二者相差12.1GPa。
?。?）在相同粗骨料，不同細骨料的組合下，混凝土的抗壓彈性模量相差很小。90d和l80d的抗壓彈模最大和最小值相差不超過5％，28d的抗壓彈模最大和最小值相差不超過10％?？梢哉J為，混凝土的彈性模量主要由粗骨料的性質決定，細骨料影響很小。
?。?）盡管灰巖本身彈性模量較低，但在相同粗骨料，不同細骨料的組合下，灰巖細骨料的混凝土抗壓彈性模量略高于其他骨料。在相同的配合比情況下，可以認為灰巖與水泥砂漿的界面結合更加緊密，彈性模量更高。
（5）從混凝土180d極限拉伸變形來看，在0.40水膠比下，白云巖粗細骨料最高，杏仁玄武巖粗細骨料最低，二者相差0.42x10-4；在0.50水膠比下，白云巖粗細骨料最高，微晶玄武巖粗細骨料混凝土最低，二者相差0.34x10-4。
1.3 熱學性能結果
不同粗細骨料的混凝土熱學性能結果如表6所示。
由表6可以看出，白云巖粗細骨料組合混凝土導溫系數最高，有利于混凝土的熱量傳導；質量熱容最小，在相同膠凝材料用量條件下混凝土溫升會相對較高；線膨脹系數最大，熱膨脹變形較大。
2 相關性分析
以下對不同粗細骨料混凝土特性與骨料特性之間的關系進行相關性分析。根據統計學原理，相關系數r可以表示兩組數據之間的線性相關程度，若|r|越接近1，則表示兩組數據間線性關系越密切；若|r|越接近于0，表示兩組數據間線性相關越弱。
式中：x，y統計數據系列；n一樣本大小。
以下分別計算了不同骨料組合下混凝土強度、彈性模量以及熱學性能試驗結果與粗、細骨料相應參數之間的相關系數，如表7所示。
由表7和表8可以看出：
?。?）混凝土的抗壓強度和劈拉強度與粗、細骨料的強度相關系數很小，可以認為對于本試驗范圍內的普通混凝土而言，骨料強度對混凝土的強度影響不大。
（2）混凝土彈性模量和粗骨料彈性模量的相關系數為0.89—092（W/C=0.4），0.77—0.86（W/C=0.5）；混凝土彈性模量和細骨料彈性模量相關系數為0.5左右。這說明混凝土的彈性模量主要由粗骨料的特性決定，這主要是由于粗骨料約占混凝土體積的50%以上，而細骨料所占體積百分比較小。
（3）在水灰比較低時，混凝土和粗骨料彈性模量的相關性更加明顯，這是因為水灰比較低時，砂漿以及砂漿與骨料之間的界面過渡區與骨料的彈性模量相差較小。對混凝土彈性模量的影響更小。
?。?）混凝土的熱膨脹系數和導溫系數和粗骨料特性的相關系數約為0.9，與細骨料特性的相關系數約為0.8；但質量熱容和粗、細骨料特性無明顯的相關特征。
3 結論
本試驗進行了不同粗、細骨料組合下的混凝土強度、變形及熱學性能試驗。通過試驗和分析可以得出以下結論：
（1）混凝土骨料特性會對混凝土的性能產生影響。這種差異既和骨料本身的性質有關，也和骨料和砂漿之間的界面性質有關。
?。?）對于水膠比為0.4和0.5左右的普通混凝土而言?；炷恋膹姸群凸橇蠌姸葲]有直接關系，因此在選擇料源時應綜合考慮混凝土的各項性能而不是骨料的強度。
?。?）混凝土的彈性模量、熱膨脹系數和導溫系數主要決定于占混凝土體積百分比較大的粗骨料特性。
參考文獻：
【1】梅塔，蒙特羅.混凝土：微觀結構、性能和材料[M].覃維祖，等譯。北京：中國電力出版社，2008.
【2】ALEXANDER M G，MINDESS S.Aggregates in concrete[M].Taylor＆Francis，2005.
【3】楊再富，錢覺時，唐祖全，等.粗集料強度對混凝土抗壓強度影晌的試驗研究[J].混凝土，2004（12）：23—25.
【4】楊再富.粗集料對混凝土強度影響的試驗研究與數值模擬[D].重慶大學，2005.
【5】ALEXANDER M G，DAVIS D.Elnfluenee of aggregates on the compressive strength and elastic modulus of concrete[J].Civil Engineer in South Africa，1992，34（5）：161—170.
編輯：ls
