預拌混凝土中骨料級配對混凝土性能的影響

馮艷芹，李俊，吳芳

（寧夏錦泰鴻業商砼有限公司研發中心，寧夏　銀川　750200）

預拌混凝土中骨料級配對混凝土性能的影響

馮艷芹，李俊，吳芳

（寧夏錦泰鴻業商砼有限公司研發中心，寧夏銀川750200）

在粗細骨料的級配對混凝土有至關重要的作用，本文通過調整骨料的顆粒級配和使用比例與不同的礦物摻合料來配制混凝土。驗證骨料級配和不同礦物摻合料對混凝土和易性、工作性、密實性、力學性能影響。

骨料級配；工作性；配合比設計；混凝土

0　引言

隨著商品混凝土技術的發展，混凝土從簡單的四大組份發展到現在的六大組份。混凝土作為現用量最大、使用最廣的建筑材料，需要大量的砂石等自然資源為其提供充足的原材料。骨料是混凝土的重要組成部分，骨料的級配對混凝土的和易性、耐久性、力學性能和經濟性能都有著很大的影響。

混凝土是一種由硬化水泥石和骨料組成的復合材料，其中混凝土骨料約占總體積的60%～70% 左右，因此骨料的力學性能、形狀、表面特征及主要技術指標等直接影響著混凝土的工作狀態、密實度、力學性能和裂紋的擴展，混凝土骨料級配對混凝土的耐久性有重要影響。現階段經濟形勢的嚴峻對商砼站是個巨大的挑戰，往往出現骨料質量不合格等諸多因素。實際混凝土生產中，骨料級配是參照國家規范通過砂率確定的，缺乏定量化、計算機化。本文通過使用 Excel軟件和堆積密度法求解骨料各粒徑材料含量及級配，根據調整骨料級配在不同礦物摻合料環境下的使用做了以下工作：（1）從混凝土配合比理論分析了骨料級配對混凝土拌合物工作性、和易性的影響；（2）分析了通過調整骨料級配、骨料孔隙率對密實度的影響；（3）進行了相關骨料、混凝土性能的測試試驗；（4）以不同骨料級配配制混凝土觀察其工作性、和易性、力學性能；（5）混凝土強度試驗表明：砂石比例搭配合理的混凝土才會有最大強度。

1　試驗概況

1.1原材料技術指標與試驗

水泥：寧夏瀛海天琛建材有限公司瀛海牌 P·O42.5R 水泥，3d 水泥強度28.8MPa；28d 水泥強度50.1MPa。水泥的物理性能指標見表1。

表1　水泥的物理性能

礦物摻合料：寧夏青鋁自備電廠Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余11%，燒失量4.69%；阿拉善左旗鑫磊石料廠石灰石粉，比表面積680m2/kg，45μm 方孔篩篩余8.6%。粉煤灰及石灰石粉的主要性能指標見表2。

表2　粉煤灰及石灰石粉的主要性能

粗骨料：阿拉善左旗鑫磊石料廠5～25mm 碎石（記作碎石 A），含泥量0.6%，壓碎指標值9.8%；阿拉善左旗鑫磊石料廠5～10mm 碎石（記作碎石 B），含泥量0.4%。粗骨料的顆粒級配見表3，基本性能指標見表4。

表3　粗骨料顆粒級配

表4　粗骨料基本技術指標

細骨料：（1）青銅峽細砂：細度模數2.1，含泥量1.8%，泥塊含量1.0%；（2）志輝砂石廠產水洗砂：細度模數3.4，含泥量2.1%，級配偏粗，（3）阿拉善左旗鑫磊石料廠產水洗砂：細度模數2.7，含泥量2.5%，級配偏粗；（4）阿拉善左旗鑫磊石料廠產碎屑：細度模數3.2，MB 值（亞甲藍法）1.0，石粉含泥量1.3%；（5）阿拉善左旗鑫磊石料廠產天然砂：細度模數2.8，含泥量4.7%；泥塊含量1.3%。細骨料的顆粒級配見表5，基本性能指標見表6。

外加劑：寧夏騰仁化工建材有限公司，聚羧酸減水劑，減水率28.7%，含固量12%。

水：市政自來水。

表5　細骨料顆粒級配

根據以上碎石及砂、石顆粒級配及基本技術指標，設計C30混凝土基準配合（見表7）比為例，觀察混凝土在攪拌成型過程中的狀態差異。測定坍落度、入泵坍落度、1h 坍落度等，并觀察混凝土拌合物的和易性、工作性及強度。

表7　混凝土基準配合比　kg/ m3

表8　混凝土狀態描述及混凝土強度

根據 Excel 軟件求解粗、細骨料級配，通過碎石和0.5碎石相互搭配做試驗數據對比（合成后編號為碎石 A、碎石B）。②③④⑤ 號砂和 ① 號細砂相互搭配做試驗數據對比（合成后編號為砂 a、砂 b、砂 c、砂 d），用 Excel 軟件求解與以往相同砂、石相同搭配方法做堆積密度法試驗數據基本接近，從而證明了 Excel 軟件求解的真實性和準確性，該方法節省了人力和時間，提高了工作效率。合理設計混凝土配合比、調整合理砂率，通過試配以上細骨料（以下用編號代替）最佳級配和合理砂率配制混凝土觀察混凝土和易性、工作性、力學性能。

1.2試驗依據

根據 GB/T14902—2003預拌混凝土國家標準、GB175—2007普通硅酸鹽水泥國家標準、JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》、GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》、GB/T50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》、GB/T50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》標準進行檢測。

2　試驗數據整理與分析

2.1Excel 軟件合成試驗數據分析

粗骨料合成級配曲線見圖1，合成后級配見表9，合成合粗骨料的基本指標見表10。

細骨料合成級配曲線見圖2，合成后級配見表11，合成合粗骨料的基本指標見表12。

圖1　碎石粗骨料合成級配曲線

表9　Excel 粗骨料合成級配

表10　粗骨料合成基本技術指標

圖2　砂細骨料合成級配曲線

表11　Excel 細骨料合成級配

表12　合成細骨料基本技術指標

從以上數據中可以看出不同級配的兩種砂、石通過 Excel合成級配后各項技術指標都能達到 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》的要求，兩種砂合成后比未合成前的顆粒級配更加合理，從堆積密度中可以看出密實性好，空隙率降低。

2.2最佳級配與合理砂率下拌合物和易性、工作性的變化

根據以上砂 a、b、c、d、石 B 合成曲線圖1和圖2，設計 C30混凝土配合比（見表13）為例，觀察混凝土在攪拌成型過程中的狀態差異。測定坍落度、入泵坍落度、1h 坍落度等，并觀察混凝土拌合物的和易性、工作性、及強度（表14）。

表13　混凝土調整配合比　kg/ m3

表14　混凝土狀態描述及混凝土強度

在混凝土配合比設計中很多人認為：粗骨料最大粒徑越大、砂率越小，所配制的混凝土越好。事實并非如此，骨料最大粒級雖大，但小顆粒（5～10mm 或5～15mm）很少甚至沒有，填充其空隙需要的砂漿量并不能減少，同時還會帶來一些副作用，所拌出混凝土易于離析、泌水現象及強度降低并影響耐久性。

級配就是將不同粒徑分布的骨料顆粒混合，以盡量減小混凝土的空隙率，從而減少漿體用量，同時拌合后的混凝土運送過程不易發生分離。理想的骨料級配是：大顆粒骨料堆積的空隙，由小顆粗粒骨料填充；小顆粒粗骨料的間隙再由細骨料填充；由漿體填充骨料密實堆積體的空隙，并在其表面形成潤滑層，使拌合物具有滿足施工需要的工作性、和易性，混凝土密實度、強度也能達到混凝土配合比設計要求。

3　結論

根據以上基準配合比和調整配合比所拌出混凝土的狀態及強度和以上圖片可以看出，粗細骨料級配和砂率滿足混凝土設計要求的工作性、和易性及強度。在混凝土各項技術指標都滿足設計要求的情況下，也要根據施工方和施工現場的要求來隨時調整混凝土配合比，達到更好的施工效果。

[1] JGJ52—2006．普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準[S]．

[2] GB/T50080—2002．普通混凝土拌合物性能試驗方法標準[S]．

[3] GB/T50081—2002．普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].

[4] 王瑞．石灰石粉在自密實混凝土工程中的應用[J]．商品混凝土，2015,10：56-60．

[5] 黃勁，呂寅 ，張麗，等．不同細度模數人工砂應用于混凝土的性能研究[J]．商品混凝土，2015.05．

[6] 鄭興民，李青青，陳松玉．機制砂、天然砂及特細砂的混合使用[J]．商品混凝土，2015.03．

［通訊地址］寧夏回族自治區銀川市賀蘭縣德勝工業園區新勝東路（750200）

馮艷芹（1991—），女，助理工程師，主要從事混凝土原材料檢測。