簡要分析砂石骨料的級配對混凝土性能的影響

商品預(yù)拌混凝土由多種原材料組成，包括水泥、水、砂、石、外加劑、摻和料等六大類，每種原材料都在混凝土里起到重要作用，對其各種性能有巨大的影響，這里我重點(diǎn)談?wù)勆笆橇系募壟鋯栴}。

一、定義分類

骨料一般是指混凝土中的砂、石等巖石顆粒原材料，也叫混凝土集料。顆粒的公稱直徑范圍普遍在0.16～31.5mm之間，大體分為細(xì)骨料和粗骨料。細(xì)骨料即是砂子，粒徑范圍是5～0.16mm，并根據(jù)“細(xì)度模數(shù)μf” 可以繼續(xù)細(xì)分為：粗砂、中砂、細(xì)砂、特細(xì)砂；粗骨料即是石子，粒徑在31. 5～5mm，一般分類為大石子、小石子和中石子，具體稱呼各地有不同叫法；隨著行業(yè)不斷發(fā)展，還有其他分類也在陸續(xù)加入，比如人工機(jī)制砂和可再生骨料等。

二、基本情況

骨料是混凝土中的大宗耗材，普通混凝土的容重基本在2380kg/m3左右，其中的砂石用量一般可達(dá)1800，所占到的比重在3/4以上，所以骨料在混凝土有著舉足輕重的作用。它相當(dāng)于撐起人體的骨架，在混凝土中起到保持形狀、增加強(qiáng)度的作用。粗骨料石子是“大體積”材料，是混凝土終凝硬化以后形成人造石材形狀的主要因素，主要提供強(qiáng)度，常用的石材有沉積巖類的石灰石和砂巖、火成巖類的花崗巖和綠輝巖、變質(zhì)巖的石英巖和片麻巖等；細(xì)骨料砂子的主要作用是填補(bǔ)大顆粒間空隙，與水泥形成砂漿潤滑骨料顆粒間的流動，改良砼料和易性，按來源可分河砂、山砂、海砂等。

衡量骨料質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)有許多種，比如砂子細(xì)度、石子壓碎值、含泥量、含粉量、表觀密度、針片狀含量、有害物含量、堅(jiān)固性指標(biāo)等等，其中最常用到的還有它們的篩分級配，這也是本文討論的主要范圍。

　　表1 砂篩分的累計篩余、分計篩余及細(xì)度計算

normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>篩孔尺寸	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>篩余量	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>分計篩余	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>累計篩余
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>4.75	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m1	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>α1= m1/m總	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>β1=α1
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>2.36	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m2	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>α2= m2/ m總	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>β2=β1 +α2
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>1.18	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m3	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>α3= m3/ m總	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>β3=β1 +α3
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>0.600	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m4	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>α4= m4/ m總	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>β4=β1 +α4
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>0.300	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m5	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>α5= m5/ m總	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>β5=β1 +α5
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>0.150	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m6	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>α6= m6/ m總	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>β6=β1 +α6
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>篩底	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>m底	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; mso-pagination: widow-orphan">m總= m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6+ m底
normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>細(xì)度	normal style="LINE-HEIGHT: 12pt; TEXT-ALIGN: center; mso-pagination: widow-orphan" align=center>μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1)

在討論骨料級配級配之前，首先要清楚幾個相關(guān)概念，比如篩余量、分計篩余、累計篩余等，上面表1中所說明的就是砂子篩分實(shí)驗(yàn)中有它們之間的關(guān)系。做篩分實(shí)驗(yàn)需要很多不同孔徑的試驗(yàn)篩，細(xì)骨料一般是方孔篩，篩孔尺寸從大到小有：10.0、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm幾個級別，做細(xì)度實(shí)驗(yàn)時先用第一個篩子把粒徑超過10mm的砂粒過濾掉，然后用后六個篩子加上篩底和篩蓋把500g干砂試樣搖振篩分，按要求得出每層篩子的“累計篩余β”就可以通過如下公式計算得出砂子的細(xì)度結(jié)果μf：

砂細(xì)度計算公式：μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1)

不僅如此，還能根據(jù)“分計篩余α”結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)，判斷出試樣級配的整體分布情況，直觀的掌握骨料級配情況。粗骨料石子的級配就是直接用“分計篩余α”來分析的。石子的篩分實(shí)驗(yàn)過程和砂子大同小異，它使用的一般也是方孔篩，只是篩孔直徑大一些，從小到大有：2.36、4、75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5mm等幾個級別。

三、骨料級配的現(xiàn)實(shí)問題

在商砼建材行業(yè)里，很長一段時間都是粗放式經(jīng)營，許多企業(yè)認(rèn)為，只要水泥有保證，砂、石是不用太多考慮的，尤其對于骨料級配的問題沒有足夠的認(rèn)識，甚至于不屑一顧。這也有事實(shí)上的一些原因，由于實(shí)際生產(chǎn)中，水泥一般是相對穩(wěn)定的，只要配方按科學(xué)方法制定出來，實(shí)踐中不必對水泥做過多的調(diào)劑，因此只要抓好水泥這一項(xiàng)，生產(chǎn)運(yùn)營就顯得非常簡單，即是意味著老板只要請到一個好的總工解決好水泥配方一個問題就萬事無憂了，整個生產(chǎn)中砂石骨料相關(guān)量是最需要頻繁調(diào)整的，如果連這個也太多考慮，那生產(chǎn)就變得非常復(fù)雜，需要增加大量的工作，這是企業(yè)管理者不愿看到的。

09年在江蘇一家規(guī)模較大的商砼公司時，附近有一家很小的攪拌站，那邊的技術(shù)總工和這邊的以前是同學(xué)，從他了解到一些關(guān)于那邊的生產(chǎn)情況。以前那邊對砂、石原材料的質(zhì)量把關(guān)非常不嚴(yán)，沒有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)員，只有個收料的，憑眼睛粗略看看就行了，一些檢測實(shí)驗(yàn)，比如，泥粉含量、細(xì)度、壓碎值、針片狀含量基本不做，就更別提砂、石骨料的級配篩分實(shí)驗(yàn)了。這些問題導(dǎo)致的結(jié)果就是預(yù)拌混凝土料經(jīng)常和易性差、工地施工困難、28d強(qiáng)度太低、成本太高，面臨行業(yè)淘汰出局的窘境。后來這位總工上任之后重點(diǎn)解決了砂石骨料的劣質(zhì)問題后，那家站的狀況才逐漸有所好轉(zhuǎn)?？墒呛髞戆l(fā)現(xiàn)和這邊的差距依然不小，即使用和這邊一樣的配方，選用優(yōu)質(zhì)的砂石骨料，但成本依然比這邊高出兩成多，企業(yè)競爭力必然無法超越了。先撇開生產(chǎn)控制、精細(xì)化管理等因素，單是對骨料的級配優(yōu)化控制就是那位總工沒注意到的，而這就是所謂的“商業(yè)機(jī)密”了。

如前所述，正因?yàn)椤皩?shí)際生產(chǎn)中砂石骨料相關(guān)量是最需要頻繁調(diào)整的”，這就恰恰說明，骨料和粉劑一樣也是需要重點(diǎn)關(guān)注的，并且還是經(jīng)常性的，一些企業(yè)最容易忽視的骨料級配問題，里面卻是大有文章。