骨料级配对配重混凝土密度及抗压强度影响的试验研究.docx

谢洪雷，赵建佩，钱欣，耿丽萍，张桂基，魏伟荣，孙奇伟（中海石油（中国）有限公司南海深水天然气开发项目组，广东深圳 518067）摘 要 ： 骨 料 级 配 不 仅 影 响 海 底 管 道 配 重 混 凝 土 的 强 度 ， 而 且 对 其 耐 久 性 等 也 有 显 著 的 影 响 谢洪雷，赵建佩，钱 欣，耿丽萍，张桂基，魏伟荣，孙奇伟 （中海石油（中国）有限公司南海深水天然气开发项目组，广东深圳 518067） 摘 要 ： 骨 料 级 配 不 仅 影 响 海 底 管 道 配 重 混 凝 土 的 强 度 ， 而 且 对 其 耐 久 性 等 也 有 显 著 的 影 响 。 Füller 等式和 Bolomey 等式是非常著名的固体颗粒理想级配分布公式， 以上述公式为依据， 设计了 不同水泥用量、 不同骨料 级 配 的 混 凝 土 试 验 ， 以 考 察 骨 料 级 配 对 配 重 混 凝 土 密 度 和 抗 压 强 度 的 影 响。 试验结果表明： Füller 公式适用于配重混凝土配合比设计； 混凝土密实度不够时， 密实度是混 凝土密度的决定因素， 反之骨料密度是决定因素； 混凝土抗压强度随着粗骨料的增加而增大， 最大值后， 又逐渐下降。 关键词： 海底管道； 配重混凝土； 骨料级配； 抗压强度； 密度 doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2013.03.004 达到 引言 配重混凝土主要由骨料和胶凝材料两部 分 组 下的骨料级配试验， 试图研究骨料级配对混凝土抗 0 压强度和密度的影响规律。 成[1]。 借助一定的外力 ， 将 配 重 混 凝土涂敷到结构 1 1.1 理想颗粒粒径分布公式 Bolomey 等式 当固体颗粒仅涉及骨料时， Bolomey 公式为： 物 外 表 面 ， 可以达到加重和保护结构物 的 目 的 。 在受到外力作用时 ， 配 重 混凝土胶凝材料的凝胶 结构较易受到破坏 。 降 低 凝胶材料的成分 ， 意 味 d 姨 Dmax A - C +（100 - A ）× B B B 着需要更少的水泥和水， 这虽然可以增加混凝土的 Pd = × 100% （1） 100 - CB 强 度 和 耐 久 性 ， 但也会增加混凝土的生产成本 [2] 。 然 而 ， 理想的骨料级配不 仅可以节约成本 ， 而 且 可以显著提高混凝土性能 。 骨料级配即骨料中大 式中 Pd——固体颗粒 （水泥 和 骨 料 ） d 的百分比； 通 过 筛 孔 径 AB——常数， 其值取决于新拌混凝土的和易 小颗粒的数量比例 ， 可 分 为连续粒级与单粒级两 性和骨料的类型 （天然骨料或人工骨 料）， 通常在 8 ～ 14 之间， 见表 1； CB——混凝土中胶凝材料占全部固 体 材 料 （胶凝材料、 砂、 石） 的体积百分比； Dmax——骨料的最大粒径。 大 类[3]。 对于混凝土混合物来说 ， 如何配制理想的 骨料级配主要取决于颗粒 形 状 、 表面构造及其颗 粒自身组成状况[4]。 理想的骨料级配会提高混凝土抗压强度 ， 从而 改善混凝土的抗磨性能。 混凝土的抗磨性能随着其 抗压强度和抗拉强度的增加而增 加[5-6]， Bechyne 对 混凝土抗压强度和抗磨性之间的关系已做过详细研 表 1 混凝土和易性和骨料类 型 对 AB 的 影 响 究[7]， 因 此 ， 对骨料级配展 开试验研究具有较重要 意 义。 目前， 国内外众多学者推荐的许多方法均可 以 获得较为理想的骨 料 级 配 ， Füller 等 式 [ 8] 和 1.2 Füller 等式 如果 常 数 AB 为 0， Bolomey 等 式[8] 是非常著名的固 体颗粒理想级配分 且固体颗粒仅涉及骨料时 ， 布公式， 本文依据上述公式， 设计了不同水泥用量 骨 料 类 型 坍 落 度/mm 0 ～ 50 50 ～ 150 150 ～ 250 天 然 骨 料 人 工 骨 料 8 10 10 12 12 14 骨料级配对配重混凝土密度及抗压强度影响 的试验研究 142013 年 6 月则 Bolomey 等 式 就 变 成 Füller 和 Thompson 提 出 的理想级配关系式：表 3骨 料 化 学 组 成d姨 Dmax100 ×- CBPd =× 100%（2）100 - CB该式重点研究如何使得固体颗粒间的孔隙率最小 ， 使水泥浆能够尽量 填 充 这 些 空 隙 。 该 系 统 中 ，最细元素（水泥颗粒 14 2013 年 6 月 则 Bolomey 等 式 就 变 成 Füller 和 Thompson 提 出 的 理想级配