砂石骨料级配对混凝土质量的影响

砂石骨料级配对混凝土质量的影响

陈涛

临海市建设工程检测中心检测服务部

【摘要】砂石骨料是混凝土的主要成份。砂石骨料的粗细、合理级配直接影响着混凝土的质量；砂石骨料的粗细对未凝固混凝土亦有着显著的影响。本文笔者结合实践总结出根据不同砂粒的级配比，用以控制混凝土施工级配，使其达到混凝土设计强度的要求。可用于指导实际工程施工控制。

【关键词】骨料；混凝土；骨料级配

在建筑工程施工中，混凝土出现质量问题主要由材料的质量偏差导致，例如所用水泥的强度、安定性及凝结时间，以及砂石骨料的密度、含泥量、颗粒大小及有机物含量等，这些因素一旦没有达到工程使用标准，就会造成混凝土出现脆裂甚至是粉碎的后果。

一、定义分类

骨料一般是指混凝土中的砂、石等岩石颗粒原材料，也叫混凝土集料。颗粒的公称直径范围普遍在0.16～31.5mm之间，大体分为细骨料和粗骨料。细骨料即是砂子，粒径范围是5～0.16mm，并根据“细度模数μf”可以继续细分为：粗砂（μf=3.7～3.1）、中砂（μf=3.0～2.3）、细砂（μf=2.2～1.6）、特细砂（μf=1.5～0.7）；粗骨料即是石子，粒径在31.5～5mm，一般分类为大石子（16～31.5mm）、小石子（5～16mm）和中石子（10～25mm），具体称呼各地有不同叫法；随着行业不断发展，还有其他分类也在陆续加入，比如人工机制砂和可再生骨料等。

二、不同粗细骨料级配及结果

骨料级配对混凝土影响来说是非常重要的。骨料在混凝土中所发挥的作用就如同人的骨架，因此，增加强度与保持形状便是它的主要用途。其中粗骨料属于较大体积的耗材，混凝土硬化之后，它起到促进人造石材形状的关键作用，为其形成强度支撑。较为常见的石材包括火成岩类别的花岗岩、片麻岩、变质岩、绿辉岩和石英岩等等，还包括沉积岩类别中的砂岩、石灰岩等。细骨料所发挥的作用与其特点相联系，主要是去充当粗骨料之间的填充物的，随着水泥的流动逐步混合成为砂泥填充在各个空隙中间，具有改善硷料和易性的作用，细骨料按照其形成原因包括海砂、河砂以及山砂等不同类别。

在研究不同骨料级配对混凝土影响时，首先准备了性质不同的六种骨料，展开成型混凝土在不同骨料掺配下的特性观察和研究，下面表格是骨料的性质:

在具体试验时需要准备了不同性质的粗细骨料土种，选用的是0.6%掺量的减水剂、30%和0.5、0.4标准的两种水胶，分别展开了对混凝土变形性能、热学性能以力学性能的试验。这个过程中一定要严格控含气量在5.5%—4.5%之间，拌全物坍落度在3到5cm之间.

1有关强度的发现

（1）如果粗细骨料的组合不同会导致混凝土的强度也发生变化。同样的龄期条件，混凝土的劈拉强度以最大25%幅度活动在最小值与最大值之间，同时抗压强度的最小与最大值间也有15%的差距。向粗骨料一样的前提下，细骨料的不同也会引导混凝土强度的变化。

（2）在混凝土为混当土为180d的前提下:水胶为0.5比例时，最高的是微晶玄武岩粗细骨料混凝土，最低的是玄武岩粗细混凝土，他们的差距达到9.4Pa；水胶比例为0.4时，最高的还是是微晶玄武岩粗细骨料，最低的是混合玄武岩骨料，他们之前相差9Pa。

（3）在混凝土劈拉强度为180d时，当0.5水胶比时，最高值的是白云岩细骨料与微晶玄武岩粗细骨料混凝土，最低值为玄武岩粗细混凝土，他们之间有0.85Pa的差距；当0.4水胶比时，最高的是白云岩粗细骨料混凝土，最低的是玄武岩粗细骨料混凝土，他们之间的差距是1.39Pa。

2有关变形性能的发现

（1）粗细骨料组合方式的不同引起混凝土极限拉伸与弹性模量的变化。在龄期相同的条件下，存在30%的差别于最小和最大的混凝土抗压弹性模量，存在25%的差别于最小和最大的极限拉伸变形值之间。

（2）抗压弹性模量为180d时的混凝土，当水胶比为0.5时，最低的是玄武岩粗细混凝土，最高的是白云岩粗细骨料混凝土，他们之间存在12.1Pa的差距；当水胶比为0.4时，最低的是混合玄武岩骨料与角砾熔岩粗骨料，最高的是白云岩粗细骨料，他们之间存在0.6Pa的差距.

（3）粗骨料相同的前提下，组合不同的细骨料，这样混凝土的抗压弹性模量间的差距就会小很多。抗压弹模量为28d的最大与最小值之间的差距低于10%，抗压弹模量为180d与90d时的最大与最小值的差距低于5%。由此可以得出，粗骨料的性质直接左右了混凝土的弹性模量，相对向言细骨料对其的作用就微乎其微。

（4）一般情况下灰岩的弹性模量相对较低，一但粗骨料相同了向不同的细骨料与之掺配，其抗压弹性模量就会比其他的骨料稍高一些。因此，可以总结为掺配比例相同的条件下，结合紧密且弹性模量相对高一些的要数水泥砂与灰岩的界面结合了。

（5）180d极限拉伸变形的混凝土，当水胶在0.5比例时，最低的为微晶玄武岩粗细骨料混凝土，最高的为白云岩骨料，他们之间存在0.34×10-4的差异；在水胶为0.4的比例时，最低的当数玄武岩粗细骨料，最高的是白云岩粗细骨料，他们之间存在0.42×10-4的差异。

3关于热学性能的发现

导温系数最高的要数白云岩粗细骨料掺配的混凝土了，白云岩对热量的传导具有促进作用；此外，白云岩质量热容量最小了，如果以胶凝材料一样为前提，混凝土漫长就会较高一些，白云岩的线膨胀系数也是最大的，同时热膨胀变形也相对大一些。

三、骨料影响混凝土质量的原因探究

对混凝土进行掺配的时候，会出现两种现象，一种是由于聚集在一起的泥土构成了相对薄弱的部分，导致混凝土的性质发生变化；另一种是泥土将粗细骨料的外表都糊了一层，影响了水泥和粗细骨料的混合，又出现了一个脆弱的部分。在认真做过混凝土立方体抗压的试验后，通过仔细观察试块有裂缝的一面，会得到完全不同的两种结论:其一是碎石与砂并没发生任何断裂现象，只是粘结界面出现了破裂；其二是在混凝土试块的表层出现了非常大体积的泥土团，换句话说，真正受力薄弱的地方是泥土团。

另外，值得注意的是引起混凝土强度降低的因素还可能是泥土里面所包含的杂质物对水泥的水化产生了腐蚀和毁坏的影响。一旦粗细骨料中泥的比例太大了，就需要在制作混凝土的同时多加水来促进混凝土的流动性。与此同时要想确保混凝土符合建筑设计的标准强度要求，还要确保水灰比例保持不变，并且需要将水泥的比例进一步加大，这种做法最终会造成过高的混凝土的制作成本。如果不添加比重较大的水量，还有一种方式即利用提高高效减水剂的配对比例的方法实现相同的目的，不过这样做还是会使混凝土的制作成本增加，这种做法是不值得提倡和学习的，因为不但不能提高社会和经济效益，反向使经济效益降低不说还浪费了大量的社会资源。

四、结论

在粗细骨料资源不断减少的情况下，骨料级配技术日益被重视起来，其级配技术水平如何既与经济效益有直接的关系，也对社会资源有一定的影响。骨料级配技术逐步向多样化趋势发展的，针对上述内容论述到的粗细骨料级配对混凝土的影响的问题，这一点很容易被人们忽略。