水利工程中砂石骨料對(duì)混凝土性能的影響分析

楊迪

摘 要：在水利工程施工中，混凝土澆筑是重要的一項(xiàng)工作，且占據(jù)了較大比重，在實(shí)際施工中，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)配合比對(duì)混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配合比的控制。該文從細(xì)骨料和粗骨料兩個(gè)方面探討了不同的品質(zhì)和級(jí)配的砂石骨料對(duì)最終混凝土性能的影響。

關(guān)鍵詞：砂石 骨料 混凝土 性能 影響

中圖分類(lèi)號(hào)：TV422 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（a）-0079-02

砂石骨料是混凝土的主要組成材料，占混凝土總體積的 3/4 以上?；炷林猩笆橇系钠焚|(zhì)指標(biāo)， 對(duì)混凝土性能有著重要影響。為了保證混凝土的質(zhì)量，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇適宜的、質(zhì)量合格的砂石骨料。砂石骨料檢驗(yàn)的作用是檢驗(yàn)材料品質(zhì)，了解材料相關(guān)指標(biāo)性能，為工程采用合格產(chǎn)品把關(guān)，為混凝土配合比設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性技術(shù)數(shù)據(jù)。

1 細(xì)骨料

1. 1 砂的品質(zhì)指標(biāo)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 砂的品質(zhì)指標(biāo)及試驗(yàn)

砂子顆粒級(jí)配粗細(xì)程度、含泥量、泥塊含量及石粉含量，有害物質(zhì)，表觀密度、堆積密度及空隙率、堅(jiān)固性控制指標(biāo)。檢測(cè)人員需要依據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求對(duì)砂子的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理綜合分析，評(píng)定等級(jí)。

1.1.2 砂的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用碎石、卵石》GB/T14685-2001。

Ⅰ類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土。

Ⅱ類(lèi)用于強(qiáng)度等級(jí)為C30-C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土。

Ⅲ類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。

不合格砂，禁止用于工程中。

1.1.3 砂的品質(zhì)質(zhì)量要求

（1）顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度應(yīng)滿(mǎn)足要求。（2）含泥量、泥塊含量及石粉含量滿(mǎn)足要求。（3）有害物質(zhì)含量滿(mǎn)足要求。（4）表觀密度、堆積密度及空隙率滿(mǎn)足要求。（5）堅(jiān)固性檢測(cè)滿(mǎn)足要求。（6）吸水率滿(mǎn)足要求。

通過(guò)試驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范規(guī)定相應(yīng)等級(jí)要求，而實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)是對(duì)砂的顆粒級(jí)配及粗細(xì)程度進(jìn)行檢測(cè)。

1.1.4 砂的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配區(qū)

按600μm篩的累計(jì)篩余率的大小，可分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)共3個(gè)級(jí)配區(qū)，范圍見(jiàn)表1。

1.1.5 級(jí)配的選擇及評(píng)定

（1）宜優(yōu)先選擇級(jí)配在2區(qū)的砂；當(dāng)采用1區(qū)砂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高砂率；當(dāng)采用3區(qū)砂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小砂率。

（2）宜優(yōu)先選擇級(jí)配在2區(qū)的砂；當(dāng)采用1區(qū)砂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高砂率；當(dāng)采用3區(qū)砂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小砂率。

（3）砂的實(shí)際級(jí)配全部在任一級(jí)配區(qū)規(guī)定范圍內(nèi)，除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應(yīng)小于5%。如砂的自然級(jí)配不符合級(jí)配的要求，可采用人工調(diào)配級(jí)配來(lái)改善。即將粗細(xì)不同的砂進(jìn)行摻配或?qū)⑸昂Y除過(guò)粗、過(guò)細(xì)的顆粒。

（4）細(xì)骨料粗細(xì)程度評(píng)定。計(jì)算細(xì)度模數(shù)，為混凝土的配合比設(shè)計(jì)提供依據(jù)，砂按細(xì)度模數(shù)大小分為粗砂、中砂、細(xì)砂。

Mx=3.7-3.1時(shí)為粗砂；Mx=2.2-1. 6時(shí)為細(xì)砂；Mx=3. 0-2.3進(jìn)為中砂。

（5）級(jí)配評(píng)定方法。用各篩號(hào)的累計(jì)篩余百分率繪制級(jí)配曲線，對(duì)照國(guó)家規(guī)范規(guī)定的級(jí)配區(qū)范圍來(lái)判定（1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)），砂的實(shí)際級(jí)配全部在任一級(jí)配區(qū)規(guī)定范圍內(nèi)為合格，否則為不合格。

（6）檢測(cè)頻率及取樣方法。在料堆上取樣一以4003或600t為一批。抽取試樣：在料堆上取樣時(shí)，應(yīng)在料堆上均勻分布的8個(gè)部位取樣， 8份試樣為一組試樣。取樣數(shù)量按規(guī)范規(guī)定的單項(xiàng)試驗(yàn)取樣數(shù)量進(jìn)行。（顆粒級(jí)配試驗(yàn)最少取樣4.4 kg）

（7）砂在混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及控制?；炷潦┕で埃F(xiàn)場(chǎng)檢查人員應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存放的砂進(jìn)行含水率和含泥量、級(jí)配進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整混凝土的施工配合比，保證混凝土質(zhì)量。

1.2 品質(zhì)對(duì)混凝土性能的影響

（1）砂的級(jí)配合理與否直接影響到混凝土拌和物的稠度。合理的砂子級(jí)配，可以減少拌和物的用水量，得到流動(dòng)性、均勻性及密實(shí)性均較佳的混凝土，同時(shí)達(dá)到節(jié)約水泥的效果，因此顆粒級(jí)配是砂料品質(zhì)中一個(gè)重要檢測(cè)項(xiàng)目。（2）砂料中所含的泥若包裹在骨料表面，不利于骨料與水泥的粘結(jié)，將影響混凝土強(qiáng)度及耐久性；若含的泥是以松散顆粒存在，由于其顆粒細(xì)與表面積大會(huì)增加混凝土的用水量，特別是粘土的體積不穩(wěn)定，干燥時(shí)收縮、潮濕時(shí)膨脹，對(duì)混凝土有干濕體積變化的破壞作用?？傊暗暮嗔砍^(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，對(duì)混凝土的強(qiáng)度、干縮、徐變、抗凍及抗沖磨等性能均會(huì)產(chǎn)生不利的影響。（3）砂的堅(jiān)固性是檢驗(yàn)砂在氣候、環(huán)境變化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。砂的堅(jiān)固性差，會(huì)直接影響混凝土耐久性與強(qiáng)度，特別是要求高質(zhì)量的混凝土強(qiáng)度。（4）砂的密度大說(shuō)明顆粒堅(jiān)硬致密，可配制高品質(zhì)混凝土。砂的松散堆積及振實(shí)密度越大，所需采用膠凝材料填充的空隙就越少。（5）砂的飽和面干吸水率是評(píng)價(jià)砂的顆粒致密度和砂的含孔狀態(tài)的參數(shù)。

2 粗骨料

2. 1 卵碎石的技術(shù)指標(biāo)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

（1）石子的技術(shù)性能要求。①顆粒級(jí)配及最大粒徑；②含泥量、泥塊含量及石粉含量；③針片狀顆粒含量；④有害物質(zhì)含量；⑤強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)；⑥表觀密度、堆積密度及空隙率。

（2）卵碎石各項(xiàng)技術(shù)性能都應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)通過(guò)篩分析實(shí)驗(yàn)對(duì)石子的級(jí)配及最大粒徑進(jìn)行評(píng)定。

（3）卵碎石級(jí)配試驗(yàn)。①試驗(yàn)?zāi)康摹Ｔu(píng)定定粗骨料的顆粒級(jí)配及粒級(jí)規(guī)格的合理性，選擇優(yōu)質(zhì)粗骨料，達(dá)到節(jié)約水泥和提高混凝土強(qiáng)度的目的，同時(shí)為骨料使用和混凝土配合比設(shè)計(jì)提供依據(jù)。②注意事項(xiàng)：取樣數(shù)量根據(jù)最大粒徑單項(xiàng)試驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行；當(dāng)篩余顆粒的粒徑大于19. 00 mm時(shí)，在篩分過(guò)程中，允許用手指撥動(dòng)顆粒；卵碎石的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)控制；③結(jié)果評(píng)定。粗骨料各號(hào)篩上的累計(jì)篩余百分率滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范規(guī)定的粗骨料顆粒級(jí)配范圍要求，而且最大粒徑能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)要求和施工要求。其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也合格，則粗骨料為合格。④石料的壓碎值、針片狀顆粒含量、含泥量、小于2. 5 mm的顆粒含量等，一般情況下，相同巖性的碎石場(chǎng)質(zhì)量波動(dòng)不大，較為穩(wěn)定，但不同碎石場(chǎng)生產(chǎn)成品碎石的規(guī)格往往存在較大差別，若工程項(xiàng)目需要若干石場(chǎng)同時(shí)供料時(shí)，易造成進(jìn)場(chǎng)碎石礦料規(guī)格較大。⑤卵碎石在混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及控制?；炷潦┕で?，現(xiàn)場(chǎng)檢查人員應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存放的卵碎石含水率和級(jí)配進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)超遜徑試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整混凝土的施工配合比，保證混凝土質(zhì)量。

2. 2 粗骨料級(jí)配對(duì)混凝土性能的影響

（1）石料級(jí)配對(duì)于混凝土的和易性、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性以及經(jīng)濟(jì)性等都有一定的影響，因此水工混凝土的石子最佳級(jí)配是通過(guò)不同粒徑、不同比例組合，采用振實(shí)密度法找出最大振實(shí)密度，使其組合的粗骨料孔隙最小。使用級(jí)配良好的粗骨料，可以配出水泥用量較低，各種性能較好的混凝土。

（2）一般來(lái)說(shuō)，密度小的骨料結(jié)構(gòu)疏松、多孔、孔隙率和吸水率大，配制的混凝土強(qiáng)度較低，特別是粗骨料外部孔隙對(duì)吸水率影響更大，對(duì)混凝土抗?jié)B、抗凍性、化學(xué)穩(wěn)定性和抗磨性等都將產(chǎn)生一定的不利影響。

（3）含泥量對(duì)混凝土抗凍性的非常明顯，分含泥量為1%時(shí)，抗凍性降低不明顯，但含泥量為7%時(shí)，混凝土抗凍性顯著降低，含量3%時(shí)降低達(dá)36.2%，含量7%時(shí)降低47.8%。因此有抗凍要求的混凝土，應(yīng)嚴(yán)格控制石料中的含泥量。

（4）堅(jiān)固性是石子顆粒在各種物理侵蝕作用下抵抗崩解破裂的能力，是決定骨料耐久性和體積穩(wěn)定性的重要參數(shù)。為了保證混凝土具有必要的耐久性，對(duì)于石子本身的堅(jiān)固性應(yīng)有一定的要求，有抗凍要求的混凝土堅(jiān)固性損失率≤5%，無(wú)抗凍要求的混凝土堅(jiān)固性損失率≤12%。

（5）當(dāng)石子的針片狀含量超過(guò)一定數(shù)量時(shí)，使骨料的空隙率增加，不僅對(duì)混凝土抖和物的和易性有較大影響，而且會(huì)不同程度地影響混凝土的強(qiáng)度等性能，特別是對(duì)高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度影響更大。針片狀含量過(guò)大對(duì)混凝土的抗拉、抗折強(qiáng)度影響顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)砂石骨料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求的技術(shù)指標(biāo)，才能為合格的混凝土骨料，才能保證混凝土的質(zhì)量。還應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定砂、石料的含水率，為混凝土的施工配合比換算提供依據(jù)。

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