劉洪中

摘 要： 砂石最為混凝土的重要原材料，在混凝土強(qiáng)度和性能方面發(fā)揮著重要的作用。在本文中，根據(jù)實(shí)際的試驗(yàn)方式，在控制不同砂率和級(jí)配的條件對(duì)混凝土性能進(jìn)行比對(duì)，得出砂率和級(jí)配對(duì)混凝土造成的影響，并詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)配合比中最佳的砂率和級(jí)配。并根據(jù)實(shí)際情況提出確定合理砂率和級(jí)配的基本原則，充分遵循實(shí)際施工的需要得出最優(yōu)的配合比。

關(guān)鍵詞： 砂率；級(jí)配；混凝土強(qiáng)度；坍落度

砂石作為混凝土中的細(xì)骨料主要起到填充和密實(shí)的作用，但是由于施工環(huán)境不同，砂石采挖的條件不同，導(dǎo)致混凝土用砂的粗細(xì)和級(jí)配不相同，以至于后期配置的混凝土強(qiáng)度不同。為了更好的了解砂石的特性，應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段砂石短缺的因素，在混凝土研究中深入對(duì)原材料控制的方法探索，從不同角度出發(fā)，了解砂石材料對(duì)混凝土的影響。

一、混凝土用砂基本概況

骨料在混凝土中占比達(dá)到60%以上，骨料的特性和性能的優(yōu)劣直接影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性，直接表觀的影響就是混凝土的密實(shí)度。在不同的施工環(huán)境中，砂石來(lái)源不同，對(duì)細(xì)骨料的級(jí)配和密度無(wú)法進(jìn)行保證。要保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性，對(duì)砂石的控制必須從以下幾個(gè)方面控制。一是在混凝土的配合比中充分考慮砂石粒徑對(duì)拌合中混凝土和易性的影響。二是砂石的顆粒級(jí)配對(duì)混凝土密度的影響。三是不同的級(jí)配對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響。下面就通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證的方式對(duì)砂石的粗細(xì)和級(jí)配改變，了解對(duì)混凝土產(chǎn)生的性能影響。

二、試驗(yàn)相關(guān)情況

混凝土拌合試驗(yàn)中選用水泥為P42.5硅酸鹽水泥，Ⅰ級(jí)粉煤灰和粒徑為5-25mm三級(jí)配的碎石，外加劑選用高羧酸減水劑。根據(jù)測(cè)算，碎石的含泥量為0.5%。細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)2.5，含泥量控制在1%以?xún)?nèi)。根據(jù)砂石的顆粒級(jí)配不同，對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整比對(duì)，將砂石的級(jí)配分成五個(gè)等級(jí)，分別是800kg/m3、810kg/m3、820kg/m3、830kg/m3、840kg/m3，定義組別為1、2、3、4、5。不同的砂石粒徑拌合出的混凝土制作試件。在攪拌中觀察混凝土成型情況，并對(duì)樣品情況進(jìn)行記錄。在達(dá)到初凝強(qiáng)度后，測(cè)算五組試件的坍落度，并根據(jù)試件的和易性進(jìn)行比對(duì)記錄。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，不同粗細(xì)和級(jí)配的細(xì)骨料進(jìn)行對(duì)比，表現(xiàn)出從810-840 kg/m3砂石的和易性一般，坍落度數(shù)值逐漸增加，7天強(qiáng)度和28天強(qiáng)度也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法得出細(xì)骨料最佳級(jí)配和合適的砂率配，能夠有效的保證混凝土的和易性和力學(xué)性能。

三、試驗(yàn)結(jié)果分析

在試驗(yàn)中，主要區(qū)別砂石不同之處在于顆粒級(jí)配和粗細(xì)成都，不同的細(xì)度模數(shù)存在不同的試驗(yàn)結(jié)果。利用不同的搭配結(jié)果，得到不同的混凝土性能。根據(jù)結(jié)果表明，細(xì)度模度在2.6左右，利用人工控制的方式能夠保證混凝土有好的流動(dòng)性，根據(jù)承載力試驗(yàn)，該指標(biāo)下的混凝土有較好的力學(xué)性能。同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)指標(biāo)能夠了解混凝土中砂石的參數(shù)隨著細(xì)度模度增加而增大。

在粉煤灰的使用上定量的情況下，砂率的變化對(duì)混凝土性能影響較小，在低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中，由于變形過(guò)程中是由水泥與骨料相互連接處發(fā)生拉壓破壞，砂石發(fā)揮的作用較小。當(dāng)粉煤灰的含量增加后，砂率對(duì)混凝土的影響較大，在破壞變形方式上發(fā)生了改變。因此，在上述兩種變形破壞中，由于砂率的不同和粉煤灰使用含量的不同，導(dǎo)致的破壞結(jié)果不同。如在設(shè)計(jì)中選用較粗的砂，骨料的表面積增大，使得混凝土內(nèi)部粘合程度降低，有時(shí)在不均勻振搗拌和的情況下，會(huì)出現(xiàn)崩裂的情況發(fā)生，在后期的混凝土抗壓時(shí)，造成局部的受力不均形成破壞，嚴(yán)重時(shí)影響結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。在砂率過(guò)小時(shí)，水泥漿含量較多，直接影響混凝土泌水性，泌水含量增加導(dǎo)致表面出現(xiàn)泌水道，空氣與混凝土接觸氧化，形成破壞。此外泌水道的產(chǎn)生會(huì)使得混凝土內(nèi)部受力不均勻，可見(jiàn)砂率對(duì)混凝土的性能有著關(guān)鍵作用。

砂率和級(jí)配對(duì)結(jié)構(gòu)物的承載力都會(huì)存在一定影響。級(jí)配不同會(huì)導(dǎo)致耐久度下降。級(jí)配較大時(shí)，混凝土在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)不密實(shí)情況，后期施工中加大振搗能夠緩解，但是局部區(qū)域因?yàn)榧?jí)配原因難以振搗均勻，出現(xiàn)模板內(nèi)外出現(xiàn)空洞的情況，在外觀上出現(xiàn)蜂窩麻面，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)空腔的情況。當(dāng)級(jí)配較小時(shí)，與砂率小的情況相似，會(huì)出現(xiàn)泌水道，在內(nèi)部形成空洞較多，水道之間相互連接，使得混凝土的耐久性和抗?jié)B性嚴(yán)重下降，直接影響結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)證明，混凝土砂率和級(jí)配直接影響抗?jié)B性能，而抗?jié)B性能直接決定混凝土的耐久性?？?jié)B性能越好，混凝土內(nèi)部越密實(shí)，強(qiáng)度越高，抗氧化能力越強(qiáng)，同時(shí)對(duì)抗外界腐蝕的能力越強(qiáng)。反之抗?jié)B性不佳，影響混凝土受力，對(duì)一些預(yù)應(yīng)力材料中的鋼絞線會(huì)出現(xiàn)腐蝕破壞。

四、確定合理的砂率和級(jí)配

坍落度為10 mm -60mm 的混凝土， 其砂率可根據(jù)粗骨料的品種、最大公稱(chēng)粒徑及水膠比依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（J G J 5 5-2011） 中提供的數(shù)值， 采用內(nèi)插法計(jì)算確定。坍落度小于10mm的混凝土， 及坍落度大于60mm的混凝土， 且又缺乏砂率的歷史資料時(shí)，其砂率應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)等方法確定。

配制混凝土?xí)r易優(yōu)先選用砂率好的砂。應(yīng)適當(dāng)提高砂率， 因?yàn)樯白釉酱郑?比表面積越小， 其吸入水分和涵養(yǎng)水分的能力降低， 使混凝土容易出現(xiàn)分層離析和泌水現(xiàn)象， 影響混凝土的均勻性， 同時(shí)砂子與水泥槳之間的粘接界面的面積減小， 對(duì)混凝土強(qiáng)度不利； 同時(shí)宜適當(dāng)降低砂率， 并增加水泥槳的用量， 以滿(mǎn)足混凝土施工和易性和強(qiáng)度要求。只用一個(gè)單粒級(jí)粗骨料配制混凝土?xí)r， 砂率應(yīng)適當(dāng)增大。

根據(jù)上述原則和實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果。還應(yīng)根據(jù)施工方式或施工條件， 確定合理砂率， 以滿(mǎn)足施工所要求的和易性。如抗?jié)B混凝土， 以盡量減小骨料間的空隙為著眼點(diǎn)， 在粗骨料周?chē)纬梢欢ê穸鹊纳皹鼘樱?把粗骨料彼此隔開(kāi)，從而減少粗骨料之間的滲水通道。為了使混凝土具有較高的抗?jié)B能力， 除了采取其他必要的措施外， 確定合理砂率亦為重要， 砂率宜為25% -30%。再如， 泵送混凝土，其拌合物必須具有良好的和易性， 才具備較好的可泵性。泵送混凝土除應(yīng)摻加泵送劑或高效減水劑等材料外， 其砂率應(yīng)比普通混凝土高一些， 通?？刂圃?5 % -45%。由此可見(jiàn)， 合理砂率的確定還要考慮施工方式等因素?？傊?，在能夠合理控制粉煤灰和水泥用量的情況下，并能夠保證原材料質(zhì)量，加強(qiáng)混凝土膠質(zhì)材料的使用，盡可能通過(guò)使用較小的砂率來(lái)保證材料之間的粘結(jié)，使得混凝土強(qiáng)度在初凝階段快速上升，并在后期中達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，砂率的變化和級(jí)配的變化對(duì)混凝土性能有很大的影響，過(guò)高或者過(guò)低的砂率和級(jí)配都會(huì)使混凝土拌合時(shí)和易性受到影響，后期耐久度方面也會(huì)有一定的影響。當(dāng)砂率選擇在比較適中的范圍內(nèi)， 能使混凝土拌合物獲得良好的和易性， 易于攪拌均勻， 易于澆筑成型，形成較密實(shí)的混凝土，且能提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。因此， 在混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中， 應(yīng)綜合各種因素， 確定出較為合理的砂率和級(jí)配，在保證混凝土質(zhì)量的同時(shí)， 獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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