简要分析砂石骨料的级配对混凝土性能的影响
水泥 网络转载 2012-04-13
商品预拌混凝土由多种原材料组成，包括水泥、水、砂、石、外加剂、掺和料等六大类，每种原材料都在混凝土里起到重要作用，对其各种性能有巨大的影响，这里我重点谈谈砂石骨料的级配问题。
一、定义分类
骨料一般是指混凝土中的砂、石等岩石颗粒原材料，也叫混凝土集料。颗粒的公称直径范围普遍在0.16～31.5mm之间，大体分为细骨料和粗骨料。细骨料即是砂子，粒径范围是5～0.16mm，并根据“细度模数μf” 可以继续细分为：粗砂（μf=3.7～3.1）、中砂（μf=3.0～2.3）、细砂（μf=2.2～1.6）、特细砂（μf=1.5～0.7）；粗骨料即是石子，粒径在31. 5～5mm，一般分类为大石子（16～31.5mm）、小石子（5～16mm）和中石子（10～25mm），具体称呼各地有不同叫法；随着行业不断发展，还有其他分类也在陆续加入，比如人工机制砂和可再生骨料等。
二、基本情况
骨料是混凝土中的大宗耗材，普通混凝土的容重基本在2380kg/m3左右，其中的砂石用量一般可达1800，所占到的比重在3/4以上，所以骨料在混凝土有着举足轻重的作用。它相当于撑起人体的骨架，在混凝土中起到保持形状、增加强度的作用。粗骨料石子是“大体积”材料，是混凝土终凝硬化以后形成人造石材形状的主要因素，主要提供强度，常用的石材有沉积岩类的石灰石和砂岩、火成岩类的花岗岩和绿辉岩、变质岩的石英岩和片麻岩等；细骨料砂子的主要作用是填补大颗粒间空隙，与水泥形成砂浆润滑骨料颗粒间的流动，改良砼料和易性，按来源可分河砂、山砂、海砂等。
衡量骨料质量优劣的指标有许多种，比如砂子细度、石子压碎值、含泥量、含粉量、表观密度、针片状含量、有害物含量、坚固性指标等等，其中最常用到的还有它们的筛分级配，这也是本文讨论的主要范围。
表1 砂筛分的累计筛余、分计筛余及细度计算
|
筛孔尺寸（mm） |
筛余量（g） |
分计筛余（%） |
累计筛余（%） |
|
4.75 |
m1 |
α1= m1/m总 |
β1=α1 |
|
2.36 |
m2 |
α2= m2/ m总 |
β2=β1 +α2 |
|
1.18 |
m3 |
α3= m3/ m总 |
β3=β1 +α3 |
|
0.600 |
m4 |
α4= m4/ m总 |
β4=β1 +α4 |
|
0.300 |
m5 |
α5= m5/ m总 |
β5=β1 +α5 |
|
0.150 |
m6 |
α6= m6/ m总 |
β6=β1 +α6 |
|
筛底 |
m底 |
m总= m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6+ m底 | |
|
细度 |
μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1) | ||
在讨论骨料级配级配之前，首先要清楚几个相关概念，比如筛余量、分计筛余、累计筛余等，上面表1中所说明的就是砂子筛分实验中有它们之间的关系。做筛分实验需要很多不同孔径的试验筛，细骨料一般是方孔筛，筛孔尺寸从大到小有：10.0、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm几个级别，做细度实验时先用第一个筛子把粒径超过10mm的砂粒过滤掉，然后用后六个筛子加上筛底和筛盖把500g干砂试样摇振筛分，按要求得出每层筛子的“累计筛余β”就可以通过如下公式计算得出砂子的细度结果μf：
砂细度计算公式：μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1)
不仅如此，还能根据“分计筛余α”结合标准，判断出试样级配的整体分布情况，直观的掌握骨料级配情况。粗骨料石子的级配就是直接用“分计筛余α”来分析的。石子的筛分实验过程和砂子大同小异，它使用的一般也是方孔筛，只是筛孔直径大一些，从小到大有：2.36、4、75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5mm等几个级别。
三、骨料级配的现实问题
在商砼建材行业里，很长一段时间都是粗放式经营，许多企业认为，只要水泥有保证，砂、石是不用太多考虑的，尤其对于骨料级配的问题没有足够的认识，甚至于不屑一顾。这也有事实上的一些原因，由于实际生产中，水泥一般是相对稳定的，只要配方按科学方法制定出来，实践中不必对水泥做过多的调剂，因此只要抓好水泥这一项，生产运营就显得非常简单，即是意味着老板只要请到一个好的总工解决好水泥配方一个问题就万事无忧了，整个生产中砂石骨料相关量是最需要频繁调整的，如果连这个也太多考虑，那生产就变得非常复杂，需要增加大量的工作，这是企业管理者不愿看到的。
09年在江苏一家规模较大的商砼公司时，附近有一家很小的搅拌站，那边的技术总工和这边的以前是同学，从他了解到一些关于那边的生产情况。以前那边对砂、石原材料的质量把关非常不严，没有专业的实验员，只有个收料的，凭眼睛粗略看看就行了，一些检测实验，比如，泥粉含量、细度、压碎值、针片状含量基本不做，就更别提砂、石骨料的级配筛分实验了。这些问题导致的结果就是预拌混凝土料经常和易性差、工地施工困难、28d强度太低、成本太高，面临行业淘汰出局的窘境。后来这位总工上任之后重点解决了砂石骨料的劣质问题后，那家站的状况才逐渐有所好转。可是后来发现和这边的差距依然不小，即使用和这边一样的配方，选用优质的砂石骨料，但成本依然比这边高出两成多，企业竞争力必然无法超越了。先撇开生产控制、精细化管理等因素，单是对骨料的级配优化控制就是那位总工没注意到的，而这就是所谓的“商业机密”了。
如前所述，正因为“实际生产中砂石骨料相关量是最需要频繁调整的”，这就恰恰说明，骨料和粉剂一样也是需要重点关注的，并且还是经常性的，一些企业最容易忽视的骨料级配问题，里面却是大有文章。
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