水利工程中砂石骨料對混凝土性能的影響分析

楊迪

摘 要：在水利工程施工中，混凝土澆筑是重要的一項工作，且占據了較大比重，在實際施工中，應嚴格根據設計配合比對混凝土進行現場配合比的控制。該文從細骨料和粗骨料兩個方面探討了不同的品質和級配的砂石骨料對最終混凝土性能的影響。

關鍵詞：砂石 骨料 混凝土 性能 影響

中圖分類號：TV422 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0079-02

砂石骨料是混凝土的主要組成材料，占混凝土總體積的 3/4 以上。混凝土中砂石骨料的品質指標， 對混凝土性能有著重要影響。為了保證混凝土的質量，應在實驗室檢驗的基礎上，選擇適宜的、質量合格的砂石骨料。砂石骨料檢驗的作用是檢驗材料品質，了解材料相關指標性能，為工程采用合格產品把關，為混凝土配合比設計提供基礎性技術數據。

1 細骨料

1. 1 砂的品質指標及評定標準

1.1.1 砂的品質指標及試驗

砂子顆粒級配粗細程度、含泥量、泥塊含量及石粉含量，有害物質，表觀密度、堆積密度及空隙率、堅固性控制指標。檢測人員需要依據國家技術標準，結合設計要求對砂子的質量進行檢測，通過運用標準規定的方法進行試驗，對試驗數據進行整理綜合分析，評定等級。

1.1.2 砂的評定標準

國家標準《建筑用碎石、卵石》GB/T14685-2001。

Ⅰ類宜用于強度等級大于C60的混凝土。

Ⅱ類用于強度等級為C30-C60及抗凍、抗滲或其他要求的混凝土。

Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。

不合格砂，禁止用于工程中。

1.1.3 砂的品質質量要求

（1）顆粒級配和粗細程度應滿足要求。（2）含泥量、泥塊含量及石粉含量滿足要求。（3）有害物質含量滿足要求。（4）表觀密度、堆積密度及空隙率滿足要求。（5）堅固性檢測滿足要求。（6）吸水率滿足要求。

通過試驗各項技術指標均應滿足國家標準及行業規范規定相應等級要求，而實驗室的重點是對砂的顆粒級配及粗細程度進行檢測。

1.1.4 砂的標準級配區

按600μm篩的累計篩余率的大小，可分為1區、2區、3區共3個級配區，范圍見表1。

1.1.5 級配的選擇及評定

（1）宜優先選擇級配在2區的砂；當采用1區砂時，應適當提高砂率；當采用3區砂時，應適當減小砂率。

（2）宜優先選擇級配在2區的砂；當采用1區砂時，應適當提高砂率；當采用3區砂時，應適當減小砂率。

（3）砂的實際級配全部在任一級配區規定范圍內，除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應小于5%。如砂的自然級配不符合級配的要求，可采用人工調配級配來改善。即將粗細不同的砂進行摻配或將砂篩除過粗、過細的顆粒。

（4）細骨料粗細程度評定。計算細度模數，為混凝土的配合比設計提供依據，砂按細度模數大小分為粗砂、中砂、細砂。

Mx=3.7-3.1時為粗砂；Mx=2.2-1. 6時為細砂；Mx=3. 0-2.3進為中砂。

（5）級配評定方法。用各篩號的累計篩余百分率繪制級配曲線，對照國家規范規定的級配區范圍來判定（1區、2區、3區），砂的實際級配全部在任一級配區規定范圍內為合格，否則為不合格。

（6）檢測頻率及取樣方法。在料堆上取樣一以4003或600t為一批。抽取試樣：在料堆上取樣時，應在料堆上均勻分布的8個部位取樣， 8份試樣為一組試樣。取樣數量按規范規定的單項試驗取樣數量進行。（顆粒級配試驗最少取樣4.4 kg）

（7）砂在混凝土施工現場檢測及控制。混凝土施工前，現場檢查人員應該對現場存放的砂進行含水率和含泥量、級配進行現場檢測，通過現場試驗結果調整混凝土的施工配合比，保證混凝土質量。

1.2 品質對混凝土性能的影響

（1）砂的級配合理與否直接影響到混凝土拌和物的稠度。合理的砂子級配，可以減少拌和物的用水量，得到流動性、均勻性及密實性均較佳的混凝土，同時達到節約水泥的效果，因此顆粒級配是砂料品質中一個重要檢測項目。（2）砂料中所含的泥若包裹在骨料表面，不利于骨料與水泥的粘結，將影響混凝土強度及耐久性；若含的泥是以松散顆粒存在，由于其顆粒細與表面積大會增加混凝土的用水量，特別是粘土的體積不穩定，干燥時收縮、潮濕時膨脹，對混凝土有干濕體積變化的破壞作用。總之砂的含泥量超過標準要求時，對混凝土的強度、干縮、徐變、抗凍及抗沖磨等性能均會產生不利的影響。（3）砂的堅固性是檢驗砂在氣候、環境變化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。砂的堅固性差，會直接影響混凝土耐久性與強度，特別是要求高質量的混凝土強度。（4）砂的密度大說明顆粒堅硬致密，可配制高品質混凝土。砂的松散堆積及振實密度越大，所需采用膠凝材料填充的空隙就越少。（5）砂的飽和面干吸水率是評價砂的顆粒致密度和砂的含孔狀態的參數。

2 粗骨料

2. 1 卵碎石的技術指標及評定標準

（1）石子的技術性能要求。①顆粒級配及最大粒徑；②含泥量、泥塊含量及石粉含量；③針片狀顆粒含量；④有害物質含量；⑤強度：抗壓強度和壓碎指標；⑥表觀密度、堆積密度及空隙率。

（2）卵碎石各項技術性能都應滿足規范要求。實驗室重點通過篩分析實驗對石子的級配及最大粒徑進行評定。

（3）卵碎石級配試驗。①試驗目的。評定定粗骨料的顆粒級配及粒級規格的合理性，選擇優質粗骨料，達到節約水泥和提高混凝土強度的目的，同時為骨料使用和混凝土配合比設計提供依據。②注意事項：取樣數量根據最大粒徑單項試驗規定進行；當篩余顆粒的粒徑大于19. 00 mm時，在篩分過程中，允許用手指撥動顆粒；卵碎石的評定標準及現場控制；③結果評定。粗骨料各號篩上的累計篩余百分率滿足國家規范規定的粗骨料顆粒級配范圍要求，而且最大粒徑能滿足結構要求和施工要求。其它各項技術指標也合格，則粗骨料為合格。④石料的壓碎值、針片狀顆粒含量、含泥量、小于2. 5 mm的顆粒含量等，一般情況下，相同巖性的碎石場質量波動不大，較為穩定，但不同碎石場生產成品碎石的規格往往存在較大差別，若工程項目需要若干石場同時供料時，易造成進場碎石礦料規格較大。⑤卵碎石在混凝土施工現場檢測及控制。混凝土施工前，現場檢查人員應該對現場存放的卵碎石含水率和級配進行現場檢測，通過現場超遜徑試驗結果調整混凝土的施工配合比，保證混凝土質量。

2. 2 粗骨料級配對混凝土性能的影響

（1）石料級配對于混凝土的和易性、強度、抗滲性、抗凍性以及經濟性等都有一定的影響，因此水工混凝土的石子最佳級配是通過不同粒徑、不同比例組合，采用振實密度法找出最大振實密度，使其組合的粗骨料孔隙最小。使用級配良好的粗骨料，可以配出水泥用量較低，各種性能較好的混凝土。

（2）一般來說，密度小的骨料結構疏松、多孔、孔隙率和吸水率大，配制的混凝土強度較低，特別是粗骨料外部孔隙對吸水率影響更大，對混凝土抗滲、抗凍性、化學穩定性和抗磨性等都將產生一定的不利影響。

（3）含泥量對混凝土抗凍性的非常明顯，分含泥量為1%時，抗凍性降低不明顯，但含泥量為7%時，混凝土抗凍性顯著降低，含量3%時降低達36.2%，含量7%時降低47.8%。因此有抗凍要求的混凝土，應嚴格控制石料中的含泥量。

（4）堅固性是石子顆粒在各種物理侵蝕作用下抵抗崩解破裂的能力，是決定骨料耐久性和體積穩定性的重要參數。為了保證混凝土具有必要的耐久性，對于石子本身的堅固性應有一定的要求，有抗凍要求的混凝土堅固性損失率≤5%，無抗凍要求的混凝土堅固性損失率≤12%。

（5）當石子的針片狀含量超過一定數量時，使骨料的空隙率增加，不僅對混凝土抖和物的和易性有較大影響，而且會不同程度地影響混凝土的強度等性能，特別是對高強混凝土強度影響更大。針片狀含量過大對混凝土的抗拉、抗折強度影響顯著。

3 結語

只有通過實驗檢測砂石骨料的各項技術指標均滿足國家規范要求的技術指標，才能為合格的混凝土骨料，才能保證混凝土的質量。還應在現場測定砂、石料的含水率，為混凝土的施工配合比換算提供依據。

參考文獻

[1] 王華生，趙慧如. 混凝土工程便攜手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2001：9-13.

[2] 黃伯瑜，皮心喜，等. 建筑材料[M] .北京：中國建筑工業出版社，1995.

[3] 唐明述，等譯. 水泥和混凝土化學[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1980：689-700.

[4] 陶有生. 中國水泥、混凝土及其制品的可持續及環境協調發展[J]. 混凝土與水泥制品，1999（2）：21-24.