反击石在混凝土中应用的研究

何玉龙，孙碧远，李成祥

（长春冀东水泥混凝土有限公司，吉林 长春 130031）

0 引言

随着建筑行业的技术不断发展，建筑结构对混凝土的工作性和强度等级要求越来越高，这就要求有合适的原材料来满足混凝土的性能。碎石存在于混凝土中不仅起到骨架的作用，更重要的是填充空隙和减少混凝土在凝结硬化过程中产生的收缩[1]，作为主要原材料其质量对混凝土结构的强度举足轻重。混凝土的宏观物理力学性质、变形破坏特征和工作性很大程度上取决于粗骨料的级配等细观结构特征[2-3]，尤其是高性能混凝土对碎石的级配要求更为严格。从微观结构来看，骨料本身的几何尺寸、形状等因素都会影响混凝土界面区的均匀程度[4-5]。而反击石圆润粒形的特点在改善混凝土工作性方面脱颖而出，所以近年来反击式破碎机在碎石破碎中得到广泛的应用。由于其破碎的石子棱角较少，将其应用在混凝土中能改善碎石的级配，极大地改善混凝土的流动性，增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗压强度。本文通过实际试配试验和理论分析，研究了反击石在普通混凝土中的作用，为实际生产和工程应用提供理论与工程参考依据。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

水泥：唐山冀东 P·O42.5 级普通硅酸盐水泥，性能指标见表1。

表1 水泥性能指标

粉煤灰：采用Ⅱ级粉煤灰，细度（45μm 筛余）12.5%，需水量比为 100%。

矿粉：采用 S75 级，密度 2.89g/cm3，比表面积416m2/kg，烧失量＜1.6%。

外加剂：聚羧酸系母液复配，减水率不小于 22%。

细骨料：天然河砂，细度模数 2.6，表观密度2560kg/m3，堆积密度 1840kg/m3。

粗骨料：采用 5～25mm 连续级配的碎石和 20mm单粒级的反击式破碎石，表观密度 2780kg/m3，堆积密度 1640kg/m3，压碎值＜8%。粗骨料外观见图1。

图1 粗骨料颗粒

1.2 试验方法

混凝土性能试验方法按如按照 ASTMC305 方法，将胶凝材料、细骨料、粗骨料先搅拌均匀，再将外加剂和水混合均匀后拌合。混凝土工作性能按国家标准GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测定。混凝土立方体抗压强度按国家标准 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测定，采用 100mm×100mm×100mm 立方体试件。

混凝土配合比按照表2 进行配制，采用反击石取代碎石的方法观察反击石对混凝土坍落度和抗压强度的影响。表2 中的试验编号 1 和 7 分别作为两组试验的空白试验。

表2 混凝土配合比 kg/m3

3 试验结果与讨论

混凝土性能测试结果见表3。

表3 试验结果

3.1 反击石对混凝土流动性的影响

对于 C30 混凝土，基准混凝土初始坍落度为220mm，当反击石掺量分别为 10%、20%、30%、40%、50% 时，混凝土坍落度分别提高 2.3%、4.5%、9.1%、11.4%、13.6%；对于 C60 混凝土，混凝土初始坍落度为 210mm，当反击石掺量分别为 10%、20%、30%、40%、50% 时，混凝土坍落度分别提高了 4.5%、11.4%、18.1%、13.6%、9.1%。C30 混凝土坍落度随反击石掺量增加而提高，C60 混凝土的坍落度在 30% 反击石掺量时大幅度增加，超过 30% 后坍落度增加幅度下降，而且混凝土的和易性在 30% 掺量时最佳。

由此可见，反击石掺量不高于 30% 可以在很大程度上提高混凝土的坍落度，超过 30% 时坍落度增加幅度不明显。反击石之所以能提高混凝土坍落度是因为反击石粒形圆润、棱角少，在拌合物中起到了滚珠作用，拌合时能够减少骨料之间的摩擦力，减少拌合物之间的粘滞力，提高拌合物的流动性。在 C60 混凝土中坍落度增加幅度之所以随着反击石的掺量的增加而下降是因为反击石掺量超过 30% 时破坏了碎石的级配结构，削弱了碎石在拌合物中的滚珠效应。而 C30 混凝土的砂率较大，有足够的砂浆包裹粗骨料。

3.2 反击石对混凝土强度的影响

由图2 可见，反击石掺量在 10%、20%、30%、40%、50% 时，C30 混凝土 28 天抗压强度与空白试验比分别提高了 4.2%、5.9%、8.7%、8.4%、9.0%，C30混凝土在反击石 30% 掺量之前强度增长幅度较大，掺量超过 30% 后其抗压强度增加幅度趋于平稳。C60 混凝土 28 天抗压强度与空白试验相比分别提高了 2.6%、8.3%、10.5%、7.9%、7.6%。在 30% 掺量时抗压强度达到最大值 10.5%，而超过 30% 掺量后强度增加幅度逐渐减小。由此可见，随反击石可在一定程度上提高混凝土的抗压强度。

图2 反击石掺量对混凝土 28 天抗压强度的影响

反击石圆润粒形使其可以均匀地分布在浆体中，可以更加均匀的承受外部荷载。混凝土抗压强度在反击石掺量超过 30% 后增加幅度较小，这是因为反击石取代部分碎石首先减少了碎石中的针片状含量，使混凝土振捣时更容易填充密实，提高了混凝土的密实性。但当反击石掺量过高时破坏了粗骨料级配结构的稳定性，反而影响了混凝土的密实度，所以强度增加幅度会减小。综上，反击石可在一定程度上提高混凝土的流动性和抗压强度，但掺量不宜超过 30%。

4 结论

（1）反击石圆润粒形可在一定程度上提高混凝土的流动性，尤其是当掺量在 30% 时显著提高了 C60 混凝土的坍落度，最大可提高 18.1%，随着反击石掺量进一步提高 C60 混凝土坍落度增加幅度逐渐减小。

（2）C30 和 C60 混凝土抗压强度随反击石掺量增加逐渐提高，小于 30% 掺量之前抗压强度增加幅度呈线性增加，在 30% 掺量时 C60 抗压强度增加幅度达到最大值为 10.5%，超过 30% 掺量时混凝土的抗压强度提高幅度减小。所以建议混凝土用反击石掺量应控制在30% 以内。

[1]宋少民，郭丹，李莉．碎石非常不规则颗粒对混凝土性能的影响[J]．建筑技术，2017,3(48):320-321．

[2]石建光，许岳周，叶志明．骨料级配对混凝土性能影响的细观分析[J]．工程力学，2009,26 (4):134-138．

[3]潘峰，党发宁，师俊平，等．级配与骨料率对混凝土力学行为的影响[J]．西安农林科技大学学报，2017,3(45): 218-225．

[4]孔丽娟，陈延军．骨料级配对混合骨料混凝土性能的影响[J]．混凝土，2013 (6) :43-46．

[5]谢丽霞，夏志远，李俊震．粗骨料级配对普通和高强度等级机制砂混凝土性能的影响[J]．价值工程，2013,32(5): 46-48．