粗细骨料分别对混凝土的影响(混凝土中粗骨料和细骨料的比例)

一、目前骨料使用的现状

1、砂的质量状况

目前大多数预拌混凝土生产企业使用的细骨料为河砂，河砂的细度模数受自然条件的影响不太稳定，市场上砂的细度模数大部分在2.3～2.9，有时最小为2.0，最大为3.2，根据预拌混凝土的生产经验，细度模数在2.6左右比较好用，在一般情况下砂的细度模数在2.4～2.8之间，基本上符合正常生产的需要，这样不用调整其他材料的用量，对生产成本也没有太大的影响。但是有的砂场产的砂很粗（细度模数大于2.9）、而有的砂场产的砂又比较细（细度模数小于2.3），用这二种砂对混凝土的性能有较大的影响，仅仅对砂率进行调整还不能确保混凝土的工作性能，对混凝土强度也有一定的影响。

2、碎石的质量状况

现在大部分搅拌站进货使用的粗骨料主要有16～31.5mm单粒级、10～20mm单粒级、5～16mm连续粒级（也有5～25mm连续粒级碎石，但极不稳定）。石场在生产碎石时只是大致的分类，并没有严格控制碎石的级配，加上在运输、装卸和堆放过程中颗粒不可避免的存在离析和不均匀性。因此在生产的混凝土中碎石的级配并不一定是较好的。近年以来虽然也有采取一些搭配使用措施，但也只是凭经验确定的一种粗略的方案，碎石的空隙率不一定是最少，用水量不一定是最少。

二、关于砂的细度模数、碎石颗粒级配的调整方法

1、砂的细度模数的调整

河砂的供应受多种因素的影响细度有时并不稳定。当细度模数在2.6左右时比较适合配制各混凝土（对于高强度混凝土宜用细度模数更大的砂）。砂源充足在不影响到停产的情况下，对于细度模数大于3.0或小于2.3的砂会拒收。

根据我们的经验如果砂的细度模数与基准配方所选用砂的细度模数偏差不大的情况下，通过调整砂率就可以改善混凝土的和易性达到所需要的工作性能。然而在砂源紧张的情况下，不管细度模数是多少都得收货。砂的细度模数变化太大，生产配方的调整幅度就较大，对混凝土的工作性能和强度有较大的影响，有时就算进行较大幅度的调整其结果也并不理想。

当砂太粗时细颗粒的含量不足，所配制的混凝土和易性较差，不利于施工和泵送。仅通过调大混凝土的砂率还不能达到较好的工作性能，为了保证混凝土的工作性能不得不增加胶凝材料的用量。

当砂太细时混凝土的用水量增大、浆体太多，仅降低混凝土的砂率还不够。为了保证强度应增加水泥用量及外加剂掺量。因此砂太粗或太细一方面影响混凝土的性能，另一方面会导致成本的增加。

为了在生产过程中确保混凝土的稳定性而不增加成本的情况下，通过对不同细度模数的砂按不同的比例搭配使用以达到所需要的细度模数。这也要求搅拌站最好要有三个砂堆场，一个用来储存粗砂、一个用来储存中砂、一个用来储存细砂。当砂的细度模数为2.6左右时，就只用这一种砂，不需要搭配。

当砂太粗或太细时，根据实测的细度模数结合所生产混凝土的性能要求确定一个搭配比例。粗砂和细砂都可以搭配出我们需要的细度模数可以将不同的砂搭配成相对固定的细度模数，这样可以减少生产过程中配合比的频繁调整，保证出厂混凝土质量的稳定性。

另外我们还可以在生产低等级的混凝土时将砂的细度模数搭配至较少，因为低等级的混凝土胶凝材料用量较少，砂偏细才能保证有较好的和易性；在生产高强度混凝土时将砂的细度模数搭配至较大，以降低单方用水量保证强度。通过灵活的搭配方案能将不同细度的砂均能很好的利用，不但保证了混凝土生产的稳定性，而且不需要增加生产成本。

2、碎石的颗粒级配调整

碎石作为混凝土的重要组成部分，其级配对混凝土的工作性能、强度、生产成本有较大的影响，但是大家还没有充分的重视并合理的利用。因为碎石在运输、装卸和堆放过程中颗粒不可避免的存在离析和不均匀性，碎石的搭配使用比砂更加复杂。

有一些站采取了搭配使用的方法，如16～31.5mm石中掺10～20mm石，16～31.5石中掺5～16mm石。但是这只是简单的凭经验确定一个比例。隋着试验研究的深入，发现优化粗骨料级配对于改善混凝土性能和降低混凝土生产成本有很大的潜力。对粗骨料颗粒级配优化组合是通过将二种或三种不同粒径的骨料按照一定的比例搭配使之符合连续粒级。

由于连续粒级有一个比较大的范围区间，能达到连续粒级搭配方案可能有多种。我们还应在符合连续粒级的方案中寻找最小的空隙率或最大容重的方案。按照工程特点将16～31.5mm、10～20mm、5～16mm三种规格的碎石搭配使用，将粗骨料的空隙率降到最低。

粗骨料的空隙率最低（或堆积密度最大）可使浇捣后的混凝土更加均匀密实。研究人员通过对5～10mm、10～16mm、16～20mm、20～25mm四个单粒级碎石按不同比例搭配，分别测定其空隙率、对混凝土和易性和力学性能的影响。

通过试验证明不同比例搭配的碎石的空隙率在38%～43%之间，在保持胶凝材料、外加剂用量不变的情况下，随着空隙率降低混凝土单方用水量随之降低，混凝土强度随之提高。碎石的空隙率与混凝土的单方用水量具有良好的相关性，粗骨料的空隙率平均降低1%，混凝土28天强度提高约2MPa。

三、不同粗细骨料组合下的混凝土性能问题

（1）不同粗细骨料组合下，混凝土的强度有所不同。在相同龄期下，混凝土的抗压强度最大和最小值之间差别大约为15％，劈拉强度最大和最小值之间差别大约为25％。相同粗骨料，不同细骨料组合下，混凝土的强度也不同。

（2）从混凝土的180d抗压强度来看，在0.40水胶比下，微晶玄武岩粗细骨料混凝土最高，混合玄武岩粗细骨料混凝土最低，二者相差9MPa；在0.50水胶比下，微晶玄武岩粗细骨料混凝土最高，杏仁玄武岩粗细骨料混凝土最低，二者相差9.4MPa。

（3）从混凝土180d的劈拉强度来看，在0.40水胶比下白云岩粗细骨料混凝土最高，混合玄武岩粗细骨料混凝土最低，二者相差1.39 MPa；在0.50水胶比下，微晶玄武岩粗骨料，白云岩细骨料混凝土最高，杏仁玄武岩粗细骨料混凝土最低，二者相差0.85MPa。

（4）在相同粗骨料，不同细骨料的组合下，混凝土的抗压弹性模量相差很小。90d和l80d的抗压弹模最大和最小值相差不超过5％，28d的抗压弹模最大和最小值相差不超过10％。可以认为，混凝土的弹性模量主要由粗骨料的性质决定，细骨料影响很小。

（5）尽管灰岩本身弹性模量较低，但在相同粗骨料，不同细骨料的组合下，灰岩细骨料的混凝土抗压弹性模量略高于其他骨料。在相同的配合比情况下，可以认为灰岩与水泥砂浆的界面结合更加紧密，弹性模量更高。

（6）从混凝土180d极限拉伸变形来看，在0.40水胶比下，白云岩粗细骨料最高，杏仁玄武岩粗细骨料最低，二者相差0.42x10-4；在0.50水胶比下，白云岩粗细骨料最高，微晶玄武岩粗细骨料混凝土最低，二者相差0.34x10-4。

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