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粗骨料粒径对混凝土早期受扰性能的影响

左建航  
【摘要】:目前,我国的基础设施大量兴建,正在浇筑的混凝土周围不可避免地存在施工扰动,扰动会导致混凝土后期的力学性能和耐久性能下降。粗骨料作为混凝土结构的重要组成部分,其性能特征决定着混凝土的微观结构及其宏观性能表现。关于混凝土凝结硬化期受扰性能的研究多集中于单一粗骨料粒径,未考虑到粗骨料粒径大小的影响。粗骨料粒径不同时,扰动对混凝土的影响是否存在差异,目前尚未有明确的研究结果。因此,基于粗骨料粒径差异进行混凝土受扰性能研究更加符合工程实际情况,对处于扰动环境的混凝土性能评价有着积极的指导意义。根据粗骨料最大粒径的不同将试验分为五组,粒径范围分别为Ⅰ(5~10 mm),Ⅱ(5~16 mm),Ⅲ(5~20 mm),Ⅳ(5~25 mm),Ⅴ(5~31.5 mm)。在贯入阻力值10.7 MPa~14.8 MPa的硬化阶段对混凝土试件施加振幅4 mm,频率15 Hz,时长40 min的扰动。通过抗压、抗折强度试验和超声检测试验分析了扰动对不同粗骨料粒径混凝土宏观力学性能的影响,并借助扫描电镜(SEM)试验和压汞(MIP)试验对受扰后的混凝土进行了微观结构分析。试验结果表明:1)混凝土受扰试件与基准试件宏观力学性能、微观结构形貌差异显著,扰动影响了混凝土的水化反应过程,受扰后混凝土的强度降低,缺陷增多,密实度变差。2)粗骨料粒径不同,扰动对混凝土强度的影响程度不同。其中,受扰后混凝土的抗压强度损失率最大值、最小值分别为18.5%和4.9%;抗折强度损失率最大值、最小值分别为30.0%和9.2%;混凝土早期受扰强度力学性能的粗骨料粒径效应显著。3)5~20 mm粗骨料粒径混凝土受扰后的抗压、抗折强度损失率分别为4.9%和9.2%,均在10%以内,受扰动影响程度较小;5~20 mm粗骨料粒径混凝土超声波波速最大,扰动对该组混凝土的超声波波速、SEM微观形貌影响最小,本试验条件下此组粒径为混凝土受扰动影响的最优粗骨料粒径级配。4)结合SEM和MIP微观试验结果可知:扰动后混凝土的平均孔容、平均孔面积和孔隙率增大,平均孔径减小,孔级分布趋于均匀,从而导致了混凝土受扰后的微观结构密实度和宏观力学性能变差。试验研究结果可为不同粗骨料粒径的受扰混凝土性能评估提供一定的理论支持,为相关实际工程提供借鉴和参考。


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