特別策劃：如何很好地將骨料級配

特別策劃：如何很好地將骨料級配

編者按：良好的骨料級配，有利于混凝土質(zhì)量的控制，同時也有利于降低生產(chǎn)成本；骨料級配不好，有可能導(dǎo)致膠凝材料用量增加，也有可能導(dǎo)致和易性、強度方面的負面作用發(fā)生。不同級配的砂石在入場及使用時如何進行重新組合，以實現(xiàn)最佳的生產(chǎn)級配，是企業(yè)面臨的難題。因此，本期將請業(yè)內(nèi)專家和相關(guān)技術(shù)人員針對“如何對到廠砂石進行有效組合以實現(xiàn)最佳級配？砂石級配對混凝土質(zhì)量及成本的影響有多少？”等問題進行討論。

戴鎮(zhèn)潮（武警水電第二總，退休高級工程師）

“不同級配的砂石在入場及使用時如何進行重新組合，以實現(xiàn)最佳的生產(chǎn)級配”恐怕是難以進行的。砂石最佳的級配應(yīng)在確定混凝土成分配合時加以確定。在混凝土生產(chǎn)時，是要控制砂石級配和預(yù)定的最佳級配盡量相近（相同難以做到）。主要應(yīng)控制：

1 砂子細度模數(shù)附合預(yù)定要求

砂子級配無法控制，也無需控制，只要控制細度模數(shù)穩(wěn)定即可。一般要求控制在預(yù)定的 ±0.2 范圍內(nèi)，能做到在預(yù)定的 ±0.1 范圍內(nèi)更好。人工砂生產(chǎn)通過控制原料粒徑和進料量可控制細度模數(shù)穩(wěn)定，所以使用人工砂控制細度模數(shù)穩(wěn)定比較容易；天然砂的細度模數(shù)變化較大，控制細度模數(shù)穩(wěn)定比較困難。當(dāng)天然砂的細度模數(shù)比預(yù)定要求偏細（或偏粗）0.2 以上時，應(yīng)同時購進偏粗（或偏細）的天然砂，在混凝土配料稱量時，按一定比例分別稱量，使混合成預(yù)定要求細度模數(shù)，這就是將砂子分成粗細兩級進行配合；也可按實際細度模數(shù)重新確定混凝土成分配合：細度模數(shù)比預(yù)定要求偏細時，減少砂子用量，細度模數(shù)比預(yù)定要求偏粗時，增加砂子用量。

2 石子不能過分分離

石子分離使級配變化，混凝土流動性等將難以穩(wěn)定。石子上、下分級粒徑之比稱為“粒度比”，過大，石子大、小顆粒粒徑相差大，越容易分離，一般要求不大于 2。現(xiàn)在商品混凝土常用的“統(tǒng)料”（有的稱“連續(xù)級配”不確切）粒徑為 5～25mm 或 5～30mm，“粒度比”達 5 或 6，顯然偏大，容易分離。應(yīng)分成 2 級：5～10mm 和 10～25mm，或5～10mm 和 10～30mm，于是將顯著降低 “粒度比”，分離情況將大大減輕，在確定混凝土成分配合時確定兩級的比例即級配，在混凝土配料稱量時，按此比例分別稱量，就可保證石子級配大體穩(wěn)定；或建議索性剔除其中的 5～10mm 顆粒，只生產(chǎn)或購進 10～25mm 或 10～30mm 石子，使“粒度比”減小為 2.5 或 3.0（比 2.0 稍大），除可減輕分離外，還因與砂子（小于 5mm）形成間斷級配（不連續(xù)級配），砂漿不受 5～10mm 顆粒的阻礙，可較順利、有效地填充石子空隙，可提高混凝土流動性，在保持流動性不變時，可降低用水量和膠凝材料用量。

劉世濤（滄州市政華通混凝土公司，總工）

混凝土集料分為細集料和粗集料。細集料指粒徑小于4.75mm 的巖石顆粒，包括河砂、山砂、海砂、人工砂等。傳統(tǒng)的采砂過程比較粗放，技術(shù)含量低，生產(chǎn)規(guī)模小，布局不合理，私挖亂采，造成嚴(yán)重浪費，大量尾礦亂堆亂放，污染農(nóng)田。經(jīng)過十幾年高速建設(shè)，造成現(xiàn)階段優(yōu)質(zhì)天然砂匱乏。為保護環(huán)境，大部分地區(qū)限制天然砂的開采，有的地區(qū)甚至禁止開采。攪拌站進場的天然砂細度不是太粗就是太細，不適應(yīng)現(xiàn)代混凝土施工的要求。于是人們又把目光轉(zhuǎn)向了人工砂。但人工砂也有很大的缺點：顆粒棱角多、石粉含量多，生產(chǎn)的混凝土流動性不良，而且生產(chǎn)環(huán)境揚塵大，不利于環(huán)境保護。針對現(xiàn)狀，不同規(guī)模的攪拌站采取不同的策略：中小型攪拌站可采取粗細砂按一定比例搭配使用，針對不同施工部位、不同強度等級，調(diào)整不同的搭配比例，滿足混凝土施工和性能要求。大型攪拌站可自建機制砂生產(chǎn)線，生產(chǎn)不同細度模數(shù)的機制砂，同時也可以和較細的天然砂搭配使用，減少石粉含量，彌補人工砂細顆粒不足的缺陷，滿足不同的混凝土施工要求。

粗集料指粒徑大于 4.75mm 的巖石顆粒，分為卵石和碎石。傳統(tǒng)的加工方式比較簡單，經(jīng)過簡單的破碎和篩分后就進行銷售。經(jīng)過改革開放至今的大規(guī)模建設(shè)，大量的礦山被開采殆盡。隨著人們環(huán)境保護意識的提高，國家對礦山的開采行為進行限制，造成粗集料供應(yīng)緊張?；炷翑嚢枵緦Υ旨系馁|(zhì)量沒有發(fā)言權(quán)，進場材料質(zhì)量很難保證。對于中小攪拌站，采購不同規(guī)格的單粒級粗集料，這樣在運輸和堆放過程中不易離析。在使用時分倉存放和計量，試驗室可通過試驗來確定最佳的集料級配，然后由混凝土生產(chǎn)部門調(diào)配成連續(xù)粒級的粗集料。各單粒級集料粒徑變化時可方便的進行調(diào)整，滿足不同的要求。有實力的大型攪拌站可對進場的粗集料進行二次整形處理，減少針片狀顆粒含量，調(diào)整顆粒級配滿足混凝土的要求，加工后的尾礦可生產(chǎn)人工砂，滿足自用的需求。

通過試驗調(diào)配合適的集料級配，同時利用尾礦及石粉可降低生產(chǎn)成本，形成新的利潤增長點。

王二強（中國建材檢驗認證集團廈門宏業(yè)有限公司，高工）

骨料在混凝土中所占的體積達 60%～80%。骨料的顆粒級配對于混凝土的性能有著很大的影響：水灰比一定的條件下，硬化混凝土的強度與骨料的級配是無關(guān)的。對于新拌混凝土，骨料級配直接影響到其和易性，從而影響到硬化混凝土的強度及耐久性等性質(zhì)。因而，選取合適的骨料級配對于新拌混凝土和硬化混凝土均十分重要。

單粒級粗骨料盡量不使用，當(dāng)采用單粒級粗骨料時，應(yīng)采用幾種單粒級骨料復(fù)配使用，盡量復(fù)配成連續(xù)級配骨料，復(fù)配方式可采用公式計算，并調(diào)整。

若單粒級骨料粒徑相差 3 個以上篩號時，可采用密實堆積法（干容重）。

細骨料中，當(dāng)無法采用中砂時，應(yīng)盡量采用粗砂與細砂搭配使用，通過篩分試驗確定中砂和粗砂的搭配比例。測試其干容重，根據(jù)容重和篩分?jǐn)?shù)據(jù)選擇合理的搭配比例。

機制砂和河砂搭配使用時，一般機制砂在細骨料中的比例不超過 60%，二者搭配使用應(yīng)特別注意的是細骨料中石粉含量和含泥量。

從教育屬性看，“教育具有上層建筑與生產(chǎn)力的雙重屬性與雙重職能” [8]81-86。對高職院校來說，人才培養(yǎng)的思想性和技術(shù)技能的應(yīng)用性至關(guān)重要。要把握辦學(xué)定位，遵循高職辦學(xué)規(guī)律，“踐行以學(xué)生為主體、以實踐為主線、以提高實踐能力為目的的職業(yè)教育辦學(xué)宗旨”[9]。

合理的砂石級配——砂率不應(yīng)根據(jù)各個標(biāo)準(zhǔn)中給定的數(shù)值范圍選擇，應(yīng)采用試驗確定?？山梃b ACI 的一些方法，采用搗實容重法及混凝土配合比試配確定最佳的砂率。

王冬（建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所，工程師）

混凝土的質(zhì)量與許多因素相關(guān)，將其他影響因素確定后，才能單獨分析粗細集料的級配對混凝土性能的影響問題。在其他影響因素不變的情況下，對于級配的有效控制，可以提高新拌混凝土的和易性，并且能夠提高硬化混凝土的強度，降低混凝土成本。攪拌站追求的粗細集料級配的理想情況就是最低的孔隙率，即集料最緊密堆積。

在攪拌站日常生產(chǎn)中，粗細集料由專門的生產(chǎn)單位供應(yīng)。攪拌站對粗細集料的理想要求是保證達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，能夠維持級配穩(wěn)定，減少大幅度波動，這樣有利于生產(chǎn)中混凝土質(zhì)量的控制。但由于粗細集料供應(yīng)廠家砂石篩子的磨損等原因，很可能會造成粗細集料在供應(yīng)時會隨著時間的推移，變得越來越粗，因此，攪拌站在發(fā)現(xiàn)粗細集料出現(xiàn)異常變化時應(yīng)與供應(yīng)廠家及時溝通，提醒他們嚴(yán)格控制，檢查問題原因。砂子平時的變化波動要大于石子的變化，所以要加強對砂子的控制。攪拌站可以平時儲備部分細砂和粗砂，當(dāng)出現(xiàn)供貨變化時，可以按比例搭配使用，達到混合后的砂子細度模數(shù)與配合比設(shè)計時的數(shù)值接近的目的。混合搭配比例可參考下式：

K1＝(μf－μf2)/( μf1－μf2)×100%

K2＝(μf1－μf)/( μf1－μf2)×100%

其中：K1——粗砂的混合比例；

μf——計劃達到的砂的細度模數(shù)；

μf1——粗砂的細度模數(shù)；

μf2——細砂的細度模數(shù)。

使用以上公式搭配使用砂子時，需要進行混合后砂子的細度檢測，并進行混凝土的性能試驗。

計海霞（合肥國力混凝土有限公司，總工）

隨著政府對于資源的保護和采取有選擇地開采，很多地方能買到砂石滿足生產(chǎn)就已經(jīng)不錯了，出現(xiàn)了砂石供不應(yīng)求的場景，原材料價格上漲，質(zhì)量良莠不齊、來源不一、集料級配亦有較大不同，根本不給混凝土技術(shù)人選擇的余地。讓很多技術(shù)人員形成“給什么菜做什么樣飯”的思想。

根據(jù)上述現(xiàn)實情況，整個混凝土行業(yè)從業(yè)人員都在反映集料級配不好，出現(xiàn)混凝土和易性、流動性、粘聚性、保水性、混凝土離析等質(zhì)量問題。

如何更好地將集料繼配調(diào)整到最佳狀態(tài)保證混凝土的工作性和強度，在此淺談一下本人的調(diào)整思路，僅供參考。提高減水劑的減水率，降低混凝土水膠比來解決集料所帶來的上述缺陷。業(yè)界人士都知道適當(dāng)提高減水劑的減水率能降低一部分用水量，在水膠比減小時，混凝土拌合物稠度提高，水泥砂漿密度也相對提高，阻止了碎石下沉，解決了混凝土發(fā)生離析和強度等問題的發(fā)生。同時應(yīng)利用當(dāng)?shù)氐墓I(yè)副產(chǎn)品來解決粗細集料級配問題，例如石屑，制造機制砂的石灰石石粉、鋼廠的尾礦等，盡可能把集料調(diào)整到理想狀態(tài)。先對粗細集料做篩分試驗，繪制級配曲線圖，按照不同比例摻加粗細集料，繪制混合集料的級配最佳曲線及摻加比例。這時集料孔隙率最小，需要膠凝材料最少，改善混凝土拌合物和易性等性能在最佳狀態(tài)，同時做到了既經(jīng)濟又能保證質(zhì)量配合比。

崔鑫（山東建澤混凝土有限公司，工程師）

級配是各級粒徑顆粒的分配情況，對于混凝土而言，有狹義級配和廣義級配之分。狹義級配指混凝土中石與砂混合的級配，此級配對于混凝土質(zhì)量控制、成本控制、工作性能等有重要影響。廣義級配指混凝土中石、砂、膠材或石、砂、粉煤灰、水泥、礦粉等混合的級配，此級配對于混凝土力學(xué)性能、耐久性能等有重要影響。

級配的評價，又可分為經(jīng)濟級配和性能級配。經(jīng)濟級配是指在保證混凝土性能指標(biāo)符合設(shè)計要求的前提下，使混凝土原材料組成或生產(chǎn)、施工成本最低的級配。性能級配是指在保證混凝土成本可接受的前提下，混凝土綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的級配。

通常情況下，預(yù)拌混凝土企業(yè)更看重經(jīng)濟級配，即在保證混凝土施工正常、性能達標(biāo)的前提下，能使混凝土成本盡量降低、利潤盡量提高的級配就是良好級配?？蒲性核粗匦阅芗壟?，即在混凝土成本能夠被使用者接受或不考慮混凝土成本的前提下，能使混凝土綜合性能或某項性能達到設(shè)計要求的級配就是良好級配。

對于實際應(yīng)用或終歸要實際應(yīng)用的混凝土而言，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟級配與性能級配，能使兩者間達到平衡時級配才為良好級配。在現(xiàn)實情況下，應(yīng)加強混凝土配合比的優(yōu)化試驗，根據(jù)混凝土原材料實際情況確定混凝土配合比，以使混凝土的經(jīng)濟性、耐久性最優(yōu)。