预拌混凝土中骨料级配对混凝土性能的影响

冯艳芹，李俊，吴芳

（宁夏锦泰鸿业商砼有限公司研发中心，宁夏　银川　750200）

预拌混凝土中骨料级配对混凝土性能的影响

冯艳芹，李俊，吴芳

（宁夏锦泰鸿业商砼有限公司研发中心，宁夏银川750200）

在粗细骨料的级配对混凝土有至关重要的作用，本文通过调整骨料的颗粒级配和使用比例与不同的矿物掺合料来配制混凝土。验证骨料级配和不同矿物掺合料对混凝土和易性、工作性、密实性、力学性能影响。

骨料级配；工作性；配合比设计；混凝土

0　引言

随着商品混凝土技术的发展，混凝土从简单的四大组份发展到现在的六大组份。混凝土作为现用量最大、使用最广的建筑材料，需要大量的砂石等自然资源为其提供充足的原材料。骨料是混凝土的重要组成部分，骨料的级配对混凝土的和易性、耐久性、力学性能和经济性能都有着很大的影响。

混凝土是一种由硬化水泥石和骨料组成的复合材料，其中混凝土骨料约占总体积的60%～70% 左右，因此骨料的力学性能、形状、表面特征及主要技术指标等直接影响着混凝土的工作状态、密实度、力学性能和裂纹的扩展，混凝土骨料级配对混凝土的耐久性有重要影响。现阶段经济形势的严峻对商砼站是个巨大的挑战，往往出现骨料质量不合格等诸多因素。实际混凝土生产中，骨料级配是参照国家规范通过砂率确定的，缺乏定量化、计算机化。本文通过使用 Excel软件和堆积密度法求解骨料各粒径材料含量及级配，根据调整骨料级配在不同矿物掺合料环境下的使用做了以下工作：（1）从混凝土配合比理论分析了骨料级配对混凝土拌合物工作性、和易性的影响；（2）分析了通过调整骨料级配、骨料孔隙率对密实度的影响；（3）进行了相关骨料、混凝土性能的测试试验；（4）以不同骨料级配配制混凝土观察其工作性、和易性、力学性能；（5）混凝土强度试验表明：砂石比例搭配合理的混凝土才会有最大强度。

1　试验概况

1.1原材料技术指标与试验

水泥：宁夏瀛海天琛建材有限公司瀛海牌 P·O42.5R 水泥，3d 水泥强度28.8MPa；28d 水泥强度50.1MPa。水泥的物理性能指标见表1。

表1　水泥的物理性能

矿物掺合料：宁夏青铝自备电厂Ⅰ级灰，45μm 方孔筛筛余11%，烧失量4.69%；阿拉善左旗鑫磊石料厂石灰石粉，比表面积680m2/kg，45μm 方孔筛筛余8.6%。粉煤灰及石灰石粉的主要性能指标见表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厂5～25mm 碎石（记作碎石 A），含泥量0.6%，压碎指标值9.8%；阿拉善左旗鑫磊石料厂5～10mm 碎石（记作碎石 B），含泥量0.4%。粗骨料的颗粒级配见表3，基本性能指标见表4。

表3　粗骨料颗粒级配

表4　粗骨料基本技术指标

细骨料：（1）青铜峡细砂：细度模数2.1，含泥量1.8%，泥块含量1.0%；（2）志辉砂石厂产水洗砂：细度模数3.4，含泥量2.1%，级配偏粗，（3）阿拉善左旗鑫磊石料厂产水洗砂：细度模数2.7，含泥量2.5%，级配偏粗；（4）阿拉善左旗鑫磊石料厂产碎屑：细度模数3.2，MB 值（亚甲蓝法）1.0，石粉含泥量1.3%；（5）阿拉善左旗鑫磊石料厂产天然砂：细度模数2.8，含泥量4.7%；泥块含量1.3%。细骨料的颗粒级配见表5，基本性能指标见表6。

外加剂：宁夏腾仁化工建材有限公司，聚羧酸减水剂，减水率28.7%，含固量12%。

水：市政自来水。

表5　细骨料颗粒级配

根据以上碎石及砂、石颗粒级配及基本技术指标，设计C30混凝土基准配合（见表7）比为例，观察混凝土在搅拌成型过程中的状态差异。测定坍落度、入泵坍落度、1h 坍落度等，并观察混凝土拌合物的和易性、工作性及强度。

表7　混凝土基准配合比　kg/ m3

表8　混凝土状态描述及混凝土强度

根据 Excel 软件求解粗、细骨料级配，通过碎石和0.5碎石相互搭配做试验数据对比（合成后编号为碎石 A、碎石B）。②③④⑤ 号砂和 ① 号细砂相互搭配做试验数据对比（合成后编号为砂 a、砂 b、砂 c、砂 d），用 Excel 软件求解与以往相同砂、石相同搭配方法做堆积密度法试验数据基本接近，从而证明了 Excel 软件求解的真实性和准确性，该方法节省了人力和时间，提高了工作效率。合理设计混凝土配合比、调整合理砂率，通过试配以上细骨料（以下用编号代替）最佳级配和合理砂率配制混凝土观察混凝土和易性、工作性、力学性能。

1.2试验依据

根据 GB/T14902—2003预拌混凝土国家标准、GB175—2007普通硅酸盐水泥国家标准、JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》、GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》标准进行检测。

2　试验数据整理与分析

2.1Excel 软件合成试验数据分析

粗骨料合成级配曲线见图1，合成后级配见表9，合成合粗骨料的基本指标见表10。

细骨料合成级配曲线见图2，合成后级配见表11，合成合粗骨料的基本指标见表12。

图1　碎石粗骨料合成级配曲线

表9　Excel 粗骨料合成级配

表10　粗骨料合成基本技术指标

图2　砂细骨料合成级配曲线

表11　Excel 细骨料合成级配

表12　合成细骨料基本技术指标

从以上数据中可以看出不同级配的两种砂、石通过 Excel合成级配后各项技术指标都能达到 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求，两种砂合成后比未合成前的颗粒级配更加合理，从堆积密度中可以看出密实性好，空隙率降低。

2.2最佳级配与合理砂率下拌合物和易性、工作性的变化

根据以上砂 a、b、c、d、石 B 合成曲线图1和图2，设计 C30混凝土配合比（见表13）为例，观察混凝土在搅拌成型过程中的状态差异。测定坍落度、入泵坍落度、1h 坍落度等，并观察混凝土拌合物的和易性、工作性、及强度（表14）。

表13　混凝土调整配合比　kg/ m3

表14　混凝土状态描述及混凝土强度

在混凝土配合比设计中很多人认为：粗骨料最大粒径越大、砂率越小，所配制的混凝土越好。事实并非如此，骨料最大粒级虽大，但小颗粒（5～10mm 或5～15mm）很少甚至没有，填充其空隙需要的砂浆量并不能减少，同时还会带来一些副作用，所拌出混凝土易于离析、泌水现象及强度降低并影响耐久性。

级配就是将不同粒径分布的骨料颗粒混合，以尽量减小混凝土的空隙率，从而减少浆体用量，同时拌合后的混凝土运送过程不易发生分离。理想的骨料级配是：大颗粒骨料堆积的空隙，由小颗粗粒骨料填充；小颗粒粗骨料的间隙再由细骨料填充；由浆体填充骨料密实堆积体的空隙，并在其表面形成润滑层，使拌合物具有满足施工需要的工作性、和易性，混凝土密实度、强度也能达到混凝土配合比设计要求。

3　结论

根据以上基准配合比和调整配合比所拌出混凝土的状态及强度和以上图片可以看出，粗细骨料级配和砂率满足混凝土设计要求的工作性、和易性及强度。在混凝土各项技术指标都满足设计要求的情况下，也要根据施工方和施工现场的要求来随时调整混凝土配合比，达到更好的施工效果。

[1] JGJ52—2006．普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S]．

[2] GB/T50080—2002．普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S]．

[3] GB/T50081—2002．普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

[4] 王瑞．石灰石粉在自密实混凝土工程中的应用[J]．商品混凝土，2015,10：56-60．

[5] 黄劲，吕寅 ，张丽，等．不同细度模数人工砂应用于混凝土的性能研究[J]．商品混凝土，2015.05．

[6] 郑兴民，李青青，陈松玉．机制砂、天然砂及特细砂的混合使用[J]．商品混凝土，2015.03．

［通讯地址］宁夏回族自治区银川市贺兰县德胜工业园区新胜东路（750200）

冯艳芹（1991—），女，助理工程师，主要从事混凝土原材料检测。