骨料对混凝土强度的影响

骨料对混凝土强度的的影响因素有骨料强度、吸水率、表面织构。传统混凝土一般认为粗骨料抗压强度应为混凝土设计强度的2倍左右，不得低于设计强度的1.5倍，粗骨料的强度和弹性模量通常要比水泥石高，其耐久性和体积稳定性也是混凝土各组分中最好的，且粗骨料所占体积超过混凝土体积的一半，因此粗骨料在混凝土中起着刚性骨架的作用。在混凝土承受压力荷载时，其内部由粗骨料传递应力，当混凝土在外荷载作用下发生破坏时，裂缝很难贯穿粗骨料而是绕过粗骨料在骨料周围出现，这样在一定的条件下，混凝土破坏时可能会吸收更高的能量，从而提高混凝土的强度。粗骨料的这种作用不仅可以提高混凝土的强度，而且还可提高混凝土的弹性模量，减小荷载作用下变形，改善混凝土的变形性，使得混凝土比水泥砂浆的体积稳定性和耐久性更好。

但对于现代预拌混凝土，以大流态为主体，浆骨比提高，砂石更多情况下悬浮于胶凝材料浆体中，骨料的强度对于混凝土传递应力的功能明显减小，而混凝土表面织构对于混凝土界面粘结起着很大作用。

骨料强度对混凝土强度影响方面，梁天宇研究了粗骨料对混凝土抗压强度影响，研究表明：粗骨料的强度对混凝土强度影响较大，只有当骨料与基体两者强度和刚度相互匹配时，骨料强度才能有效地利用从而提高混凝土强度；同时指出，骨料强度对不同强度等级混凝土强度的增强作用不同，普通骨料对高强混凝土强度的增强作用不大，对低强度混凝土增强作用较明显。骨料粒形和表面特征对混凝土强度有较大的影响，影响程度随混凝土强度等级的不同而不同；骨料级配对混凝土强度的影响也随混凝土强度等级不同差别较大。

王立久在《粗骨料对高强混凝土有较大影响》一文中提到：在高强混凝土中，水胶比低于0.3，这时骨料与浆体界面的强度己经很高，因此制约混凝土强度的主要因素是粗骨料本身的强度及其矿物特征，而在普通混凝土中，水胶比较高，粗骨料与浆体的界面强度较低，是混凝土的最薄弱区，制约着混凝土强度。吴中伟在《粗骨料对于混凝土强度影响》中也指出，在普通混凝土中，碎石的强度对混凝土强度的影响不大，但对高强混凝土影响较大。

王勇等在研究不同骨料级配对橡胶混凝土材料性能的影响中提出对于普通混凝土，骨料和水泥石的薄弱界面粘结强度决定着混凝土强度。刘围等在研究粗骨料对高强高性能混凝土的影响时发现玄武石比石灰石配制的高性能混凝土强度高，玄武石达90MPa，石灰石80MPa，他们认为这是由于玄武石比石灰石骨料强度高，对高强混凝土来说，水胶比很低，因此水泥石的强度很高，粗骨料的界面和水泥石粘结强度也很高，这时粗骨料就可能成为薄弱环节，由于玄武石比石灰石强度高，所以配制的混凝土强度也高。

邢峰在粗骨料对高性能混凝土抗压强度的影响中发现在混凝土抗压试验破坏过程中，可以观察到强度为30MPa左右的混凝土破坏时，其中的粗骨料几乎是完整无损的；但对于高性能混凝土来说，混凝土破坏时，骨料几乎全部破坏。在普通混凝土中，界面结构不完善，在粗骨料与砂浆界面处，由于水膜层产生的孔隙，产生应力集中，使强度下降。而高强混凝土正好相反，界面结构比较完善，强度很高，这时如果骨料不高，那么骨料就会破坏。所以对于高强度等级混凝土，骨料强度就显得很重要。

不同种类的粗骨料吸水率有所差别，骨料吸水率对混凝土的流动性力学性能有一定的影响。陈习云通过试验发现，对于级配基本相同的碎石，当吸水率在1.9%之内时，吸水率对混凝土流动性和强度影响不大，当碎石吸水率大于3%时，混凝土坍落度会明显减小。Aiten和WassemanR等人的试验结果表明，随着骨料吸水率的增加，混凝土的强度逐渐增大。

从目前的研究成果来看，学者普遍认为对于强度低于40MPa的普通混凝土，粗骨料的强度对混凝土的强度影响不大，因为在此范围内，混凝土中最薄弱环节是硬化的水泥浆与粗骨料之间的界面过渡区。对于高强混凝土，其水胶比很低(0.2～0.3），水泥浆与粗骨料之间的界面过渡区不再是最薄弱环节了。从普通混凝土与高强混凝土断裂面也可以看到，普通混凝土断裂处基本发生在水泥浆与粗骨料的交界面，因此，粗骨料的强度对普通混凝土的断裂并没有什么影响。而高强混凝土则不同，由于水泥浆与粗骨料的界面和砂浆本身的强度很高，断裂处往往贯穿于粗骨料中间，因此粗骨料的抗压强度对高强混凝土强度方面起十分重要的作用。此时，粗骨料自身的强度制约混凝土的强度。