骨料对混凝土热膨胀系数的影响.pdf

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1、骨料对混凝土热膨胀系数的影响付宝华1胡宝2李军1(1．济南荣军建材有限公司，山东济南250013；2．胶州市建设工程质量监督站，山东青岛266200)[摘要】为了探讨骨料因素对混凝土热膨胀系数的影响，研究了骨料品种、骨科体积分数和骨料粒径对混凝土热膨胀系数的影响。结果表明．骨料品种对混凝土热膨胀系数的影响非常明显，混凝土的热膨胀系数随着骨料体积分数的增加而降低，骨料粒径对混凝土热膨胀系数的影响较为明显。为提高混凝土的体积稳定性，降低热膨胀系数，选用合适品种的骨料、适当增大混凝土中骨料的体积分数非常重要。[关键词]混凝土；热膨胀系数；骨料；体积分数；粒径文章编号：2095—40851

2、2016)08—0040—03混凝土热膨胀系数是指在不受外界干扰，只受自身属性影响时，单位长度(体积)混凝土在单位温度变化下长度(体积)的变化量，在工程中通常采用平均热膨胀系数来表征，它是材料的主要物理特性参数之一，也是形体热变形计算的重要参数。在大体积、大跨度或连续浇筑的混凝土结构中，由于水泥水化热引起的温升达20—50℃。若混凝土的热膨胀系数为10×10～／。C，以某工程50m设置一条变形缝计算，年温度极差为40℃，则产生的温度变形为20mm，这对工程中变形缝的设置影响很大，所以大体积混凝土的温度变形是一个十分重要而必须仔细周密考虑的问题¨]。若深入研究混凝土热膨胀系数的影响因

3、素，并采取有效措施降低热膨胀系数，就能减小相同条件下混凝土结构的温度变形量，进而降低温度变形造成的危害，提高结构使用寿命。目前在混凝土热膨胀系数的研究方面已取得较大进展。NevilleL21等人的研究结果表明混凝土的热膨胀系数为(7．4—13．1)×10～／。C，砂浆的为(10．1一18．5)×10一／oC，水泥石的为(11—20)×10‘6／℃；EarsKraft[3】等人所测的水泥石的热膨胀系数为(8．84-1．2)×10一／。C；Meyers等人Ho系统地研究了水泥石的热膨胀性能，指出在一10—100oC之间，热膨胀系数不是唯一值，而是取决于浆体的含水量、水灰比和浆体的龄期，

4、湿养护28d的水泥石的热膨胀系数为(15～20)×10～／。C。以上研究成果为混凝土热膨胀性能的研究奠定了基础，但对于骨料对混凝土热膨胀系数的研究相对较少，骨料是混凝土中所占比例最大的组分，有必要研究骨料品种、骨料在混凝土中的体积分数和骨料粒径等因素对混凝土热膨胀系数的影响规律，这·∞．对于重大工程骨料品种的选择和混凝土结构耐久性的提高具有重大意义。l试验1．1试验材料采用P．042．5水泥、Ⅱ级粉煤灰、聚羧酸高性能减水剂、细骨料全部采用石灰石机制砂，粗骨料分别采用砂岩、石灰岩、大理岩。不同品种岩石的热膨胀系数与弹性模量如表1所示。表1不同岩石的热膨胀系数与弹性模■【511．2混凝

5、土热膨胀系数的测量方法采用手持应变仪测量混凝土试件两固定铜头位置在不同温度时的长度。在混凝土试件达到预定养护龄期时，先将混凝土试件放入温度为死的水中浸泡，混凝土试件在水中浸泡1．5h后测量试件表面相应两铜头之间的长度z(％)，之后将混凝土试件移人温度为r的恒温水箱中浸泡1．5h后测量试件表面两相应铜头间的长度z(r)并记录。针对同一试件表面的同一对铜头之间的距离每个温度下测量若干次后，取平均值作为有效数据，根据不同温度下混凝土试件表面两铜头之间的测量长度，按照式(1)计算出混凝土热膨胀系数。一01=勰t㈤,1币万丽’式中：a为混凝土的热膨胀系数；z(死)：温度为死时两铜头之间的距离

6、；Z(r)：温度为r时两铜头之间的距离。2实验结果与分析2．1骨料品种对混凝土热膨胀系数的影响粗骨料分别采用5mill～25mm连续级配的砂岩、大理岩和石灰岩，细骨料全部采用石灰石机制砂，水泥用量为320kg／m3。粉煤灰用量为80kg／m3，聚羧酸高效减水剂掺量为胶凝材料总重量的1．0％，水胶比为0．42，砂率为40％。采用手持应变仪，分别在不同龄期测量混凝土的热膨胀系数，测量结果如图1昕示1E：。．‘龄期／d图1骨料品种对混凝土热膨胀系数的影响由图1可知，骨料品种对混凝土热膨胀系数的影响非常明显，仅更换粗骨料，采用砂岩粗骨料配置混凝土平均热膨胀系数比采用大理岩粗骨料配置的混凝土

7、的热膨胀系数高31％。不同品种骨料混凝土的热膨胀系数差别较大主要是因为骨料自身的热膨胀系数差别较大造成的。砂岩混凝土的热膨胀系数最高，石灰岩混凝土次之，大理岩混凝土最小。即采用热膨胀系数高的骨料配制出的混凝土，热膨胀系数也高，这与复合材料热膨胀系数的相关理论是一致的。2．2骨料体积分数对混凝土热膨胀系数的影响粗骨料采用5nlm～25nlrn连续级配的石灰岩碎石，细骨料采用石灰岩机制砂，水泥与粉煤灰的质量比为4：1，聚羧酸高效减水剂掺量为胶凝材料总重量的1．O％，水胶比