混凝土是一种由硬化水泥石和集料构成的两相复合材料,混凝土中集料约占混凝土体积的60%～75%,集料对新拌及硬化混凝土的性能、配合比与经济性有显著的影响。但以往的研究大多集中在对水泥石、外加剂和掺合料上,当这些因素的作用发挥至极至后,越来越多的人认为有必要重新认识粗集料的作用,特别是随着高强、高性能混凝土的发展以及高等级高速公路的大量铺筑,对粗集料的研究逐渐成为热点之一。但目前大多数研究粗集料均以碱集料反应为重点,很少从力学的角度来研究粗集料与基体两相的匹配关系,从力学角度研究粗集料对混凝土抗折强度影响的则更少,本文正是从这一角度研究粗集料对混凝土抗折强度和抗折强度发展影响的规律性的。
混凝土的抗折强度是道路混凝土最为重要的强度参数,国内外有关集料对混凝土抗折强度影响的系统研究结果很少,因此本论文拟通过试验系统分析粗集料强度、集料体积率、最大粒径、形貌和级配等因素对混凝土抗折强度的影响,特别研究现有粗集料、轻集料和高强钢集料的差异对混凝土抗折强度的影响。研究集料强度对混凝土抗折强度的影响,目的是考察粗集料和基体两相动态发展的差异对混凝土抗折强度的影响,并考察粗集料对混凝土抗压强度和抗折强度增强作用的异同。
试验研究结果表明:粗集料与基体协调性对混凝土抗折强度的影响较大,只有当集料与基体两相强度和弹性模量相互匹配的情况下,才能有效地利用集料强度来提高混凝土抗折强度;粗集料对混凝土抗折强度的影响还与集料弹性模量有关;粗集料强度对混凝土抗压强度和抗折强度的影响存在差异,这种差异在低强混凝土中体现得最为显著;粗集料体积率和最大粒径对混凝土抗折强度的影响较大,不同强度等级的混凝土,粗集料的最佳体积率和最大粒径是不相同的;粗集料表面特征和针、片状颗粒含量对混凝土抗折强度有较大的影响,影响程度随混凝土强度等级差异而不同;粗集料级配对混凝土抗折强度的影响随混凝土强度等级不同而差别较大。
本文的研究结果对高强高性能混凝土、道路混凝土配合比设计中的粗集料选择提供理论依据,对人造轻集料的开发和轻集料混凝土的配制具有指导意义,对混凝土其它早期性能的研究也有一定的参考价值。本文的结论是建立在试验研究基础上的定性认识,要从科学的角度定量研究粗集料对混凝土强度的影响,还应借助于数值模拟技术。
