特別策劃：如何很好地將骨料級(jí)配

特別策劃：如何很好地將骨料級(jí)配

編者按：良好的骨料級(jí)配，有利于混凝土質(zhì)量的控制，同時(shí)也有利于降低生產(chǎn)成本；骨料級(jí)配不好，有可能導(dǎo)致膠凝材料用量增加，也有可能導(dǎo)致和易性、強(qiáng)度方面的負(fù)面作用發(fā)生。不同級(jí)配的砂石在入場(chǎng)及使用時(shí)如何進(jìn)行重新組合，以實(shí)現(xiàn)最佳的生產(chǎn)級(jí)配，是企業(yè)面臨的難題。因此，本期將請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家和相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)“如何對(duì)到廠砂石進(jìn)行有效組合以實(shí)現(xiàn)最佳級(jí)配？砂石級(jí)配對(duì)混凝土質(zhì)量及成本的影響有多少？”等問(wèn)題進(jìn)行討論。

戴鎮(zhèn)潮（武警水電第二總，退休高級(jí)工程師）

“不同級(jí)配的砂石在入場(chǎng)及使用時(shí)如何進(jìn)行重新組合，以實(shí)現(xiàn)最佳的生產(chǎn)級(jí)配”恐怕是難以進(jìn)行的。砂石最佳的級(jí)配應(yīng)在確定混凝土成分配合時(shí)加以確定。在混凝土生產(chǎn)時(shí)，是要控制砂石級(jí)配和預(yù)定的最佳級(jí)配盡量相近（相同難以做到）。主要應(yīng)控制：

1 砂子細(xì)度模數(shù)附合預(yù)定要求

砂子級(jí)配無(wú)法控制，也無(wú)需控制，只要控制細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定即可。一般要求控制在預(yù)定的 ±0.2 范圍內(nèi)，能做到在預(yù)定的 ±0.1 范圍內(nèi)更好。人工砂生產(chǎn)通過(guò)控制原料粒徑和進(jìn)料量可控制細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定，所以使用人工砂控制細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定比較容易；天然砂的細(xì)度模數(shù)變化較大，控制細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定比較困難。當(dāng)天然砂的細(xì)度模數(shù)比預(yù)定要求偏細(xì)（或偏粗）0.2 以上時(shí)，應(yīng)同時(shí)購(gòu)進(jìn)偏粗（或偏細(xì)）的天然砂，在混凝土配料稱量時(shí)，按一定比例分別稱量，使混合成預(yù)定要求細(xì)度模數(shù)，這就是將砂子分成粗細(xì)兩級(jí)進(jìn)行配合；也可按實(shí)際細(xì)度模數(shù)重新確定混凝土成分配合：細(xì)度模數(shù)比預(yù)定要求偏細(xì)時(shí)，減少砂子用量，細(xì)度模數(shù)比預(yù)定要求偏粗時(shí)，增加砂子用量。

2 石子不能過(guò)分分離

石子分離使級(jí)配變化，混凝土流動(dòng)性等將難以穩(wěn)定。石子上、下分級(jí)粒徑之比稱為“粒度比”，過(guò)大，石子大、小顆粒粒徑相差大，越容易分離，一般要求不大于 2?，F(xiàn)在商品混凝土常用的“統(tǒng)料”（有的稱“連續(xù)級(jí)配”不確切）粒徑為 5～25mm 或 5～30mm，“粒度比”達(dá) 5 或 6，顯然偏大，容易分離。應(yīng)分成 2 級(jí)：5～10mm 和 10～25mm，或5～10mm 和 10～30mm，于是將顯著降低 “粒度比”，分離情況將大大減輕，在確定混凝土成分配合時(shí)確定兩級(jí)的比例即級(jí)配，在混凝土配料稱量時(shí)，按此比例分別稱量，就可保證石子級(jí)配大體穩(wěn)定；或建議索性剔除其中的 5～10mm 顆粒，只生產(chǎn)或購(gòu)進(jìn) 10～25mm 或 10～30mm 石子，使“粒度比”減小為 2.5 或 3.0（比 2.0 稍大），除可減輕分離外，還因與砂子（小于 5mm）形成間斷級(jí)配（不連續(xù)級(jí)配），砂漿不受 5～10mm 顆粒的阻礙，可較順利、有效地填充石子空隙，可提高混凝土流動(dòng)性，在保持流動(dòng)性不變時(shí)，可降低用水量和膠凝材料用量。

劉世濤（滄州市政華通混凝土公司，總工）

混凝土集料分為細(xì)集料和粗集料。細(xì)集料指粒徑小于4.75mm 的巖石顆粒，包括河砂、山砂、海砂、人工砂等。傳統(tǒng)的采砂過(guò)程比較粗放，技術(shù)含量低，生產(chǎn)規(guī)模小，布局不合理，私挖亂采，造成嚴(yán)重浪費(fèi)，大量尾礦亂堆亂放，污染農(nóng)田。經(jīng)過(guò)十幾年高速建設(shè)，造成現(xiàn)階段優(yōu)質(zhì)天然砂匱乏。為保護(hù)環(huán)境，大部分地區(qū)限制天然砂的開(kāi)采，有的地區(qū)甚至禁止開(kāi)采。攪拌站進(jìn)場(chǎng)的天然砂細(xì)度不是太粗就是太細(xì)，不適應(yīng)現(xiàn)代混凝土施工的要求。于是人們又把目光轉(zhuǎn)向了人工砂。但人工砂也有很大的缺點(diǎn)：顆粒棱角多、石粉含量多，生產(chǎn)的混凝土流動(dòng)性不良，而且生產(chǎn)環(huán)境揚(yáng)塵大，不利于環(huán)境保護(hù)。針對(duì)現(xiàn)狀，不同規(guī)模的攪拌站采取不同的策略：中小型攪拌站可采取粗細(xì)砂按一定比例搭配使用，針對(duì)不同施工部位、不同強(qiáng)度等級(jí)，調(diào)整不同的搭配比例，滿足混凝土施工和性能要求。大型攪拌站可自建機(jī)制砂生產(chǎn)線，生產(chǎn)不同細(xì)度模數(shù)的機(jī)制砂，同時(shí)也可以和較細(xì)的天然砂搭配使用，減少石粉含量，彌補(bǔ)人工砂細(xì)顆粒不足的缺陷，滿足不同的混凝土施工要求。

粗集料指粒徑大于 4.75mm 的巖石顆粒，分為卵石和碎石。傳統(tǒng)的加工方式比較簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的破碎和篩分后就進(jìn)行銷售。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放至今的大規(guī)模建設(shè)，大量的礦山被開(kāi)采殆盡。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，國(guó)家對(duì)礦山的開(kāi)采行為進(jìn)行限制，造成粗集料供應(yīng)緊張。混凝土攪拌站對(duì)粗集料的質(zhì)量沒(méi)有發(fā)言權(quán)，進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量很難保證。對(duì)于中小攪拌站，采購(gòu)不同規(guī)格的單粒級(jí)粗集料，這樣在運(yùn)輸和堆放過(guò)程中不易離析。在使用時(shí)分倉(cāng)存放和計(jì)量，試驗(yàn)室可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定最佳的集料級(jí)配，然后由混凝土生產(chǎn)部門調(diào)配成連續(xù)粒級(jí)的粗集料。各單粒級(jí)集料粒徑變化時(shí)可方便的進(jìn)行調(diào)整，滿足不同的要求。有實(shí)力的大型攪拌站可對(duì)進(jìn)場(chǎng)的粗集料進(jìn)行二次整形處理，減少針片狀顆粒含量，調(diào)整顆粒級(jí)配滿足混凝土的要求，加工后的尾礦可生產(chǎn)人工砂，滿足自用的需求。

通過(guò)試驗(yàn)調(diào)配合適的集料級(jí)配，同時(shí)利用尾礦及石粉可降低生產(chǎn)成本，形成新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

王二強(qiáng)（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)廈門宏業(yè)有限公司，高工）

骨料在混凝土中所占的體積達(dá) 60%～80%。骨料的顆粒級(jí)配對(duì)于混凝土的性能有著很大的影響：水灰比一定的條件下，硬化混凝土的強(qiáng)度與骨料的級(jí)配是無(wú)關(guān)的。對(duì)于新拌混凝土，骨料級(jí)配直接影響到其和易性，從而影響到硬化混凝土的強(qiáng)度及耐久性等性質(zhì)。因而，選取合適的骨料級(jí)配對(duì)于新拌混凝土和硬化混凝土均十分重要。

單粒級(jí)粗骨料盡量不使用，當(dāng)采用單粒級(jí)粗骨料時(shí)，應(yīng)采用幾種單粒級(jí)骨料復(fù)配使用，盡量復(fù)配成連續(xù)級(jí)配骨料，復(fù)配方式可采用公式計(jì)算，并調(diào)整。

若單粒級(jí)骨料粒徑相差 3 個(gè)以上篩號(hào)時(shí)，可采用密實(shí)堆積法（干容重）。

細(xì)骨料中，當(dāng)無(wú)法采用中砂時(shí)，應(yīng)盡量采用粗砂與細(xì)砂搭配使用，通過(guò)篩分試驗(yàn)確定中砂和粗砂的搭配比例。測(cè)試其干容重，根據(jù)容重和篩分?jǐn)?shù)據(jù)選擇合理的搭配比例。

機(jī)制砂和河砂搭配使用時(shí)，一般機(jī)制砂在細(xì)骨料中的比例不超過(guò) 60%，二者搭配使用應(yīng)特別注意的是細(xì)骨料中石粉含量和含泥量。

從教育屬性看，“教育具有上層建筑與生產(chǎn)力的雙重屬性與雙重職能” [8]81-86。對(duì)高職院校來(lái)說(shuō)，人才培養(yǎng)的思想性和技術(shù)技能的應(yīng)用性至關(guān)重要。要把握辦學(xué)定位，遵循高職辦學(xué)規(guī)律，“踐行以學(xué)生為主體、以實(shí)踐為主線、以提高實(shí)踐能力為目的的職業(yè)教育辦學(xué)宗旨”[9]。

合理的砂石級(jí)配——砂率不應(yīng)根據(jù)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中給定的數(shù)值范圍選擇，應(yīng)采用試驗(yàn)確定。可借鑒 ACI 的一些方法，采用搗實(shí)容重法及混凝土配合比試配確定最佳的砂率。

王冬（建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，工程師）

混凝土的質(zhì)量與許多因素相關(guān)，將其他影響因素確定后，才能單獨(dú)分析粗細(xì)集料的級(jí)配對(duì)混凝土性能的影響問(wèn)題。在其他影響因素不變的情況下，對(duì)于級(jí)配的有效控制，可以提高新拌混凝土的和易性，并且能夠提高硬化混凝土的強(qiáng)度，降低混凝土成本。攪拌站追求的粗細(xì)集料級(jí)配的理想情況就是最低的孔隙率，即集料最緊密堆積。

在攪拌站日常生產(chǎn)中，粗細(xì)集料由專門的生產(chǎn)單位供應(yīng)。攪拌站對(duì)粗細(xì)集料的理想要求是保證達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，能夠維持級(jí)配穩(wěn)定，減少大幅度波動(dòng)，這樣有利于生產(chǎn)中混凝土質(zhì)量的控制。但由于粗細(xì)集料供應(yīng)廠家砂石篩子的磨損等原因，很可能會(huì)造成粗細(xì)集料在供應(yīng)時(shí)會(huì)隨著時(shí)間的推移，變得越來(lái)越粗，因此，攪拌站在發(fā)現(xiàn)粗細(xì)集料出現(xiàn)異常變化時(shí)應(yīng)與供應(yīng)廠家及時(shí)溝通，提醒他們嚴(yán)格控制，檢查問(wèn)題原因。砂子平時(shí)的變化波動(dòng)要大于石子的變化，所以要加強(qiáng)對(duì)砂子的控制。攪拌站可以平時(shí)儲(chǔ)備部分細(xì)砂和粗砂，當(dāng)出現(xiàn)供貨變化時(shí)，可以按比例搭配使用，達(dá)到混合后的砂子細(xì)度模數(shù)與配合比設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)值接近的目的?；旌洗钆浔壤蓞⒖枷率剑?/p>

K1＝(μf－μf2)/( μf1－μf2)×100%

K2＝(μf1－μf)/( μf1－μf2)×100%

其中：K1——粗砂的混合比例；

μf——計(jì)劃達(dá)到的砂的細(xì)度模數(shù)；

μf1——粗砂的細(xì)度模數(shù)；

μf2——細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)。

使用以上公式搭配使用砂子時(shí)，需要進(jìn)行混合后砂子的細(xì)度檢測(cè)，并進(jìn)行混凝土的性能試驗(yàn)。

計(jì)海霞（合肥國(guó)力混凝土有限公司，總工）

隨著政府對(duì)于資源的保護(hù)和采取有選擇地開(kāi)采，很多地方能買到砂石滿足生產(chǎn)就已經(jīng)不錯(cuò)了，出現(xiàn)了砂石供不應(yīng)求的場(chǎng)景，原材料價(jià)格上漲，質(zhì)量良莠不齊、來(lái)源不一、集料級(jí)配亦有較大不同，根本不給混凝土技術(shù)人選擇的余地。讓很多技術(shù)人員形成“給什么菜做什么樣飯”的思想。

根據(jù)上述現(xiàn)實(shí)情況，整個(gè)混凝土行業(yè)從業(yè)人員都在反映集料級(jí)配不好，出現(xiàn)混凝土和易性、流動(dòng)性、粘聚性、保水性、混凝土離析等質(zhì)量問(wèn)題。

如何更好地將集料繼配調(diào)整到最佳狀態(tài)保證混凝土的工作性和強(qiáng)度，在此淺談一下本人的調(diào)整思路，僅供參考。提高減水劑的減水率，降低混凝土水膠比來(lái)解決集料所帶來(lái)的上述缺陷。業(yè)界人士都知道適當(dāng)提高減水劑的減水率能降低一部分用水量，在水膠比減小時(shí)，混凝土拌合物稠度提高，水泥砂漿密度也相對(duì)提高，阻止了碎石下沉，解決了混凝土發(fā)生離析和強(qiáng)度等問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)應(yīng)利用當(dāng)?shù)氐墓I(yè)副產(chǎn)品來(lái)解決粗細(xì)集料級(jí)配問(wèn)題，例如石屑，制造機(jī)制砂的石灰石石粉、鋼廠的尾礦等，盡可能把集料調(diào)整到理想狀態(tài)。先對(duì)粗細(xì)集料做篩分試驗(yàn)，繪制級(jí)配曲線圖，按照不同比例摻加粗細(xì)集料，繪制混合集料的級(jí)配最佳曲線及摻加比例。這時(shí)集料孔隙率最小，需要膠凝材料最少，改善混凝土拌合物和易性等性能在最佳狀態(tài)，同時(shí)做到了既經(jīng)濟(jì)又能保證質(zhì)量配合比。

崔鑫（山東建澤混凝土有限公司，工程師）

級(jí)配是各級(jí)粒徑顆粒的分配情況，對(duì)于混凝土而言，有狹義級(jí)配和廣義級(jí)配之分。狹義級(jí)配指混凝土中石與砂混合的級(jí)配，此級(jí)配對(duì)于混凝土質(zhì)量控制、成本控制、工作性能等有重要影響。廣義級(jí)配指混凝土中石、砂、膠材或石、砂、粉煤灰、水泥、礦粉等混合的級(jí)配，此級(jí)配對(duì)于混凝土力學(xué)性能、耐久性能等有重要影響。

級(jí)配的評(píng)價(jià)，又可分為經(jīng)濟(jì)級(jí)配和性能級(jí)配。經(jīng)濟(jì)級(jí)配是指在保證混凝土性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求的前提下，使混凝土原材料組成或生產(chǎn)、施工成本最低的級(jí)配。性能級(jí)配是指在保證混凝土成本可接受的前提下，混凝土綜合性能指標(biāo)最優(yōu)的級(jí)配。

通常情況下，預(yù)拌混凝土企業(yè)更看重經(jīng)濟(jì)級(jí)配，即在保證混凝土施工正常、性能達(dá)標(biāo)的前提下，能使混凝土成本盡量降低、利潤(rùn)盡量提高的級(jí)配就是良好級(jí)配?？蒲性核粗匦阅芗?jí)配，即在混凝土成本能夠被使用者接受或不考慮混凝土成本的前提下，能使混凝土綜合性能或某項(xiàng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的級(jí)配就是良好級(jí)配。

對(duì)于實(shí)際應(yīng)用或終歸要實(shí)際應(yīng)用的混凝土而言，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)級(jí)配與性能級(jí)配，能使兩者間達(dá)到平衡時(shí)級(jí)配才為良好級(jí)配。在現(xiàn)實(shí)情況下，應(yīng)加強(qiáng)混凝土配合比的優(yōu)化試驗(yàn)，根據(jù)混凝土原材料實(shí)際情況確定混凝土配合比，以使混凝土的經(jīng)濟(jì)性、耐久性最優(yōu)。