機(jī)制砂混凝土與天然砂混凝土抗壓強(qiáng)度的比較

混凝土的抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中的一個(gè)最基本指標(biāo)，也是評(píng)判混凝土強(qiáng)度等級(jí)是否達(dá)到要求的一個(gè)重要依據(jù)�；炷�土的抗壓強(qiáng)度是混凝土其他性能研究的前提和基礎(chǔ)，只有強(qiáng)度達(dá)到要求了，才能進(jìn)行后續(xù)工作的研究，各個(gè)性能之間具有一定的關(guān)聯(lián)性。從以往的工程事故案例上看，發(fā)生的原因多數(shù)是由于混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)不到造成的，或者是由于抗壓強(qiáng)度的原因引起的結(jié)構(gòu)承載力不足、耐久性、裂縫發(fā)生導(dǎo)致破壞。所以研究混凝土的抗壓強(qiáng)度是極其必要的。目前采用立方體抗壓強(qiáng)度作為混凝土抗壓強(qiáng)度的特征值。

用機(jī)制砂和用天然砂配出的混凝土 28d 抗壓強(qiáng)度值均能達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)要求，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，所得出的抗壓強(qiáng)度值越大。從 C45 混凝土來看，用機(jī)制砂配出的混凝土抗壓強(qiáng)度明顯高于用天然砂配出的混凝土抗壓強(qiáng)度，說明了機(jī)制砂是可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。

在對(duì)試件做抗壓、加載過程中，通過觀察發(fā)現(xiàn)：天然砂混凝土在極限荷載作用下會(huì)不斷地產(chǎn)生裂縫，往側(cè)面兩端擴(kuò)散，迅速碎裂，征兆不明顯。機(jī)制砂混凝土在極限荷載作用下會(huì)間接地發(fā)出碎裂的聲音，且表面不會(huì)立馬產(chǎn)生裂縫，某種程度上起到了“預(yù)警”作用，為接下來混凝土破壞做準(zhǔn)備。待承載力達(dá)到一定時(shí)，側(cè)面會(huì)慢慢產(chǎn)生裂縫，并發(fā)出清脆的崩裂聲，直至混凝土達(dá)到最大承載極目前發(fā)生破壞，特別是混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，發(fā)生這種現(xiàn)象越明顯，時(shí)間也越長(zhǎng)。這表明了用機(jī)制砂配出的混凝土可以延遲混凝土的破壞時(shí)間。

C25、C45、C60 混凝土極限破壞時(shí)其澆筑面、側(cè)面、底面的破壞形態(tài)如圖4.2 所示。從圖 4.2 可以說明不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土，其破壞形態(tài)是不一樣的，但裂縫的產(chǎn)生多數(shù)集中在側(cè)面部分，這主要原因是隨著荷載的慢慢增加，對(duì)試塊施加的壓力同時(shí)使試塊的應(yīng)力水平達(dá)到了所能承受的極限值，試塊由于受到水平和豎向摩擦力的共同作用，使得試塊首先沿斜向方向破裂，中間部分的混凝土因應(yīng)力的集中作用最先達(dá)到極限應(yīng)變而出現(xiàn)鼓出坍落，最終形成對(duì)頂?shù)膬蓚�(gè)角錐體而發(fā)生破壞。從中也可看出，C45 混凝土的澆筑面破壞程度較 C25 和 C60混凝土的澆筑面破壞程度來的大。

從混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)反映出：混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，抗壓強(qiáng)度值越大。機(jī)制砂混凝土的抗壓強(qiáng)度值大于天然砂混凝土的抗壓強(qiáng)度值，且試件的破壞形態(tài)呈現(xiàn)出不同的態(tài)勢(shì)。原因在于以下幾個(gè)方面：

（1）混凝土的抗壓強(qiáng)度值主要取決于材料中水泥的用量，強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土水泥用量多，形成的膠體填充了內(nèi)部空隙，空隙少，密實(shí)度大，抗壓強(qiáng)度值就大。

（2）機(jī)制砂抗壓強(qiáng)度值比天然砂抗壓強(qiáng)度值高可能有三個(gè)方面的原因：好的，從砂的來源來看，本試驗(yàn)用的機(jī)制砂是來源于花崗巖巖石，質(zhì)地堅(jiān)硬；天然砂來源于大海巖石，經(jīng)過漫長(zhǎng)風(fēng)化形成的，硬度相對(duì)低，在相同配合比下，機(jī)制砂配出的混凝土抗壓強(qiáng)度會(huì)高于天然砂。第二，從砂的本身特點(diǎn)來看，機(jī)制砂的粒型多呈三角形或方矩體，表面粗糙，棱角尖銳；天然砂的粒型規(guī)則，呈圓形，機(jī)制砂這種不規(guī)則的粒型配出的混凝土其骨料之間的粘結(jié)力可能比天然砂大，因而抗壓強(qiáng)度值相對(duì)會(huì)高。第三，機(jī)制砂中含有石粉，適量的石粉對(duì)混凝土是有利的，而天然砂中含有泥，泥對(duì)混凝土是有害的。機(jī)制砂中的石粉能夠改善混凝土的孔隙特征，改善水泥漿體與集料的界面結(jié)構(gòu)，在混凝土中起到了微集料填充作用，減少了混凝土骨料間的空隙，增加了混凝土的密實(shí)度，因而在一定程度上提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度。

（3）混凝土的破壞形態(tài)是由多方面因素共同決定的。混凝土從承受荷載到最終破壞需要經(jīng)過三個(gè)階段：好的階段主要為 30%~40%極限抗壓強(qiáng)度以內(nèi)裂縫的變化，這時(shí)候裂縫會(huì)在混凝土內(nèi)的某些孤立點(diǎn)上先開始發(fā)生并產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，這時(shí)微裂縫會(huì)隨著應(yīng)力的增加不斷產(chǎn)生、擴(kuò)展，其中截面裂縫會(huì)向砂漿中延伸。第二階段主要為裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展階段，這個(gè)階段的裂縫發(fā)展較為穩(wěn)定緩慢，應(yīng)力—應(yīng)變曲線逐漸變彎，橫向變形系數(shù)在不斷增大，能不恢復(fù)的變形明顯增加，應(yīng)力水平達(dá)到 70%~90%極限抗壓強(qiáng)度。第三階段主要為裂縫不穩(wěn)定擴(kuò)展階段，這個(gè)階段的裂縫發(fā)展較快，裂縫數(shù)量、寬度極劇增加。隨著應(yīng)力的繼續(xù)增加，混凝土內(nèi)裂縫不斷發(fā)展，引起水泥石與骨料之間的粘結(jié)作用基本喪失，最終導(dǎo)致混凝土整體破壞，同時(shí)應(yīng)力達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度。總體上，不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土基本上是按照上述的破壞機(jī)理進(jìn)行的，但是強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土，其本身所用的水泥膠體量多，混凝土在受荷前會(huì)因水泥多引起的內(nèi)部收縮大、溫度好的原因更容易出現(xiàn)裂縫，這樣其破壞形態(tài)也就不同。另外，由于機(jī)制砂的本身特點(diǎn)及物理性質(zhì)不同于天然砂，因而用機(jī)制砂配出的混凝土更能夠延遲混凝土的破壞時(shí)間。