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【推荐】南方路机普通混凝土骨料最小空隙率的探讨

2022-10-02 来源:义乌市机械信息网

南方路机:普通混凝土骨料最小空隙率的探讨

在商品混凝土企业里,过多关注胶凝材料、外加剂及矿物掺合料的质量,忽视对砂石质量的控制。许多企业管理人员认为,只要胶凝材料质量有保证,砂、石是不用太多考虑的,尤其对于骨料级配的问题没有足够的认识,甚至于不屑一顾。实际生产中砂石骨料的用量是最需要频繁调整的,这就恰恰说明,骨料是需要重点地、经常性地关注骨料优良级配组合。

在混凝土体系中,粗骨料石子的空隙用砂来填充,石子的空隙率越大需要填充空隙的砂的数量也相应较大。砂的比表面积大于石子的比表面积,因此要使混凝土获得相同工作性,必要要增加包裹骨料表面的浆体数量。骨料石子空隙率越大,混凝土的浆体量相对较高,混凝土的经济性也就越差。混凝土浆体数量的增加会带来较大的收缩,产生较多的细微裂缝,对混凝土的耐久性造成不利的影响。因此,降低石子的空隙率是实现混凝土经济性和耐久性的重要手段。

骨料要达到最小空隙率和最大容重,必须是较大颗粒之间的空隙,由较小粒径的颗粒填充,再所余空隙由再小粒径的颗粒填充。填充空隙颗粒的粒径不大于间隙之距离,才能形成最小空隙率,否则会发生干涉现象,发生干涉松动现象无疑会影响骨料的容重和空隙率。从填充理论分析,若两种或多种骨料的颗粒之间较大颗粒的空隙由次一级颗粒填充且不发生粒子干涉,则存在一个合理的比例,使混合骨料的空隙率最小。

实际生产应用时,骨料的粒子之间肯定存在干涉或部分干涉的现象,如图1中粒径较小的颗粒会大于上一级颗粒的空隙,使大颗粒排列空间增大,空隙增大,起到松散排列作用,但仍可以把不同粒级的骨料按不同比例配合求得最小的空隙率或最大的容重。例如,单粒级10mm~20mm 碎石和单粒级5mm~10mm 碎石按不同比例混合,可以测出混合骨料最大松散容重。

普通混凝土骨料最小空隙率的探讨

空隙率最小时的级配就是骨料的最佳级配,这种级配通常是连续的,因此称作连续级配。生产实践中,天然或人工碎石的级配很难完全符合级配的要求。可用两种或两种以上的骨料混合满足级配要求。过去曾对骨料级配进行了大量的研究,试图建立最优的理想级配曲线,得到的大部分理论曲线都是抛物线型曲线,根据假定的最优理论级配曲线,用试算法确定各级配骨料的混合比例可得到理论最大容重或最小空隙率的骨料。实际工程中按此方法得到符合最优理论级配的骨料往往是不经济的,因为影响骨料容重和空隙率的因素不仅有级配,而且有颗粒的形状和骨料的装实方法等。

由于生产中的碎石级配不合理,空隙率较大,然需要对所谓的“连续级配”进行试验复配,以达到最小空隙率。其试验方法是将两种石子按照不同的比例复配,然后分别测松散堆积密度。松散密度最大时,两种石子的复配空隙率最小,也是配制混凝土时两种石子的最佳级配,配制混凝土也最经济。例如,复配前石子的空隙率为40%,复配后石子的空隙率为38%,空隙率减少了2%,填充骨料空隙的浆体也相应减少2%,即20L/m3。如某混凝土配合比计算,调整前石子1060kg/m3,石子的松散空隙体积约为261L/m3(0.4×1060/1620);调整后,石子的用量为1081kg/m3(1060×102%),石子的松散空隙体积约为245L/m3(0.38×1081/1680),需要填充的浆体减少了16L/m3。胶凝材料的密度为3000kg/m3,粉煤灰的密度为2200kg/m3,则复合胶凝材料的密度为2760kg/m3。水胶比为0.47,则16L/m3胶凝材料浆体含有的胶凝材料体积约为10.9L/m3,胶凝材料的质量约为30kg/m3。由此可见,通过简单石子复配,可以节省胶凝材料30kg/m3,成本降低5~8元/m3。

随着商品混凝土行业的不断发展,竞争也随之急速加剧,企业对技术的重视程度越来越高,因为它不仅关系到企业的效益,甚至面临着被行业淘汰的风险。技术创新是多元化的,就像骨料级配问题,微小到常被人忽略,但却蕴藏着巨大的利润奥秘。然而,技术提高的背后,其实是企业生产管理水平的提高,把粗放式的管理改进到精细化的管理,就能为企业带来丰厚的效益,企业要长足发展,也需要从管理创新中发现亮点。

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