適配曲線法對混凝土碎石級(jí)配調(diào)整應(yīng)用

姚學(xué)健，葛孚強(qiáng)，張 勇

（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014；2.德州市李家岸灌區(qū)管理局，山東 德州 251500；3.山東水務(wù)混凝土外加劑有限公司，山東 濟(jì)南 250220）

普通混凝土是由膠材、砂、石和水組成的，在配合比設(shè)計(jì)中，用水量根據(jù)拌合物的坍落度確定，水泥用量根據(jù)混凝土所要求的強(qiáng)度確定，混凝土拌合物中水泥漿數(shù)量是根據(jù)骨料間所有的空隙均被填滿，并使水泥漿有一定的余量來計(jì)算。良好的碎石級(jí)配，可使骨料間的空隙率和總表面積減少，降低混凝土的用水量和水泥用量，改善混凝土的和易性及抗離析性，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，并可獲得良好的經(jīng)濟(jì)性。特別是配制高強(qiáng)混凝土，碎石級(jí)配的優(yōu)劣將顯著影響混凝土的性能。因此，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，碎石級(jí)配的選擇顯得尤為重要。

1 碎石的物理力學(xué)指標(biāo)及級(jí)配分類

1.1 主要物理力學(xué)指標(biāo)

碎石是用機(jī)械的方法將巖石破碎、篩分制成的，粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，通常稱為粗骨（集）料。碎石的物理力學(xué)指標(biāo)包括：顆粒級(jí)配、針片狀顆粒含量、含泥量和泥塊含量、有害物質(zhì)含量、強(qiáng)度、堅(jiān)固性、壓碎指標(biāo)、吸水率、表觀密度及堿活性等。骨料的各項(xiàng)性能指標(biāo)都將直接影響到混凝土的施工性能和使用性能。

1.2 級(jí)配分類

碎石在混凝土組分中主要起骨架作用，碎石級(jí)配通常分為連續(xù)級(jí)配、間斷級(jí)配和單粒級(jí)3種：連續(xù)級(jí)配是從大到小多級(jí)顆粒尺寸的骨料連續(xù)依次按比例組合，是現(xiàn)澆混凝土中最常用的級(jí)配形式；間斷級(jí)配是指在多級(jí)骨料粒徑中減去其中一級(jí)或二級(jí)而組成的，它能夠降低骨料間的孔隙率，減少填充空隙的膠材用量，但它可能會(huì)使混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，不利施工；單粒級(jí)是預(yù)先分級(jí)篩分的碎石，用來改善骨料級(jí)配或配成較大粒度的連續(xù)粒級(jí)。不宜用單一的單粒級(jí)配制混凝土，如必須單獨(dú)使用，則應(yīng)通過試驗(yàn)分析論證。

2 適配曲線法選取碎石級(jí)配

2.1 碎石級(jí)配選取的原則

1）優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、就地取材。工程開工前，要現(xiàn)場考察好碎石生產(chǎn)廠家，選擇碎石品質(zhì)好，生產(chǎn)能力強(qiáng)，碎石單粒級(jí)或連續(xù)級(jí)配規(guī)格多，生產(chǎn)性能穩(wěn)定的廠家。2）滿足建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。從結(jié)構(gòu)上要考慮建筑物結(jié)構(gòu)尺寸及結(jié)構(gòu)鋼筋間距。3）滿足施工工藝要求。根據(jù)攪拌、運(yùn)輸、泵送高度、振搗方式選擇合適的粒徑。4）碎石應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、不含雜質(zhì)，滿足混凝土耐久性要求。5）從經(jīng)濟(jì)上考慮，碎石粒徑大，水泥用量小。

2.2 設(shè)計(jì)程序

1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制?；炷了眉?jí)配碎石嚴(yán)格按照GB/T14685-2011對碎石規(guī)定的范圍來調(diào)整。下面以5～40mm連續(xù)粒級(jí)為例進(jìn)行分析。

據(jù)表1，5～40mm規(guī)定的范圍，將數(shù)據(jù)分別列出見表2，中值曲線是要配置的最佳級(jí)配曲線。

2）碎石的篩分以及實(shí)際曲線的繪制。將碎石1、碎石2、碎石3分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)，為了準(zhǔn)確地掌握碎石的級(jí)配范圍，篩分試驗(yàn)做2次取平均值，根據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果繪制各碎石在規(guī)定篩孔的累計(jì)篩余曲線。

表1 GB/T14685-2011表1-1中要求的篩孔累計(jì)篩余 %

表2 根據(jù)表1中5～40mm規(guī)定的范圍將數(shù)據(jù)列表 %

3）根據(jù)碎石1、碎石2、碎石3的篩分情況分別獲得各碎石對應(yīng)篩孔的分計(jì)篩余。以10kg碎石為基準(zhǔn)試樣，反復(fù)調(diào)整各碎石的比例（見表3），直到合成的曲線與中值曲線吻合或者很接近，再確定各碎石比例。

4）將碎石按調(diào)整好的比例混合、篩分，根據(jù)實(shí)際篩分的結(jié)果最終確定各粒級(jí)的比例。

表3 各粒級(jí)碎石比例調(diào)整表

3 級(jí)配調(diào)整方法

施工過程中，由于氣候條件、生產(chǎn)工藝及管理因素的變化，碎石級(jí)配會(huì)發(fā)生波動(dòng)，需要對碎石級(jí)配用量及含水量進(jìn)行調(diào)整以滿足配比設(shè)計(jì)要求，以保證混凝土拌合物的穩(wěn)定性，減小對混凝土性能的影響。

3.1 含有超遜徑顆粒時(shí)骨料用量的調(diào)整

砂石骨料可聯(lián)合調(diào)整，主要考慮最小粒級(jí)碎石中小于4.75mm顆粒視為細(xì)骨料，砂骨料中超過4.75mm顆粒視為粗骨料。當(dāng)某級(jí)骨料有超徑顆粒時(shí)，則將其計(jì)入上一粒徑級(jí)，并增加本粒徑級(jí)用量；當(dāng)有遜徑顆粒時(shí)，將其計(jì)入下一粒徑級(jí)，并增加本粒徑級(jí)用量。各級(jí)骨料換算校正數(shù)按如下公式進(jìn)行計(jì)算：校正量=（本級(jí)超徑量+本級(jí)遜徑量）一（下一級(jí)超徑量+上一級(jí)遜徑量）。

校正量調(diào)整換算后要校核總用量是否與設(shè)計(jì)相同，以確保滿足混凝土設(shè)計(jì)配合比，保證混凝土拌合物的質(zhì)量。

3.2 含水量變化時(shí)，骨料用量的調(diào)整

試驗(yàn)室確定配合比時(shí)，若以氣干狀態(tài)的骨料（砂石）為標(biāo)準(zhǔn)，則工程現(xiàn)場施工配合比調(diào)整時(shí)應(yīng)扣除骨料的全部含水量；若以飽和面干狀態(tài)的骨料為標(biāo)準(zhǔn)，則工程現(xiàn)場施工配合比調(diào)整時(shí)應(yīng)扣除骨料表面含水量或補(bǔ)足其達(dá)到飽和面干狀態(tài)所需吸收的水量，同時(shí)調(diào)整骨料用量和用水量。普通混凝土設(shè)計(jì)配合比骨料一般以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)，水電工程混凝土設(shè)計(jì)配合比骨料以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn)。

總之，適配曲線法對選取碎石級(jí)配及調(diào)整方法具有可操作性，它能優(yōu)化混凝土骨架結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)適用，能使混凝土拌合物工作性能穩(wěn)定，有利混凝土強(qiáng)度及耐久性的發(fā)揮。