淺論粗集料在混凝土配合比設(shè)計中對水泥用量的影響

【摘要】通過實踐分析粗集料在混凝土配合比設(shè)計中對水泥用量的影響，認識合理選擇粗集料對配制經(jīng)濟水泥用量配合比的重要性，以達到在工程設(shè)計中降低工程成本的目的。

【關(guān)鍵詞】粗集料；配合比設(shè)計；水泥用量；影響

1、前言

水泥混凝土是道路與橋梁工程建設(shè)及工業(yè)與民用建筑中應(yīng)用最廣泛，用量最大的材料之一。水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗細集料膠結(jié)起來，在一定條件下，硬化成為一定力學(xué)性能的一種人造石材。最經(jīng)濟水泥用量的混凝土，就是合理選擇水泥，通過科學(xué)方法獲得粗集料的最佳級配，尋求到包裹所有粗集料的最小砂漿體積和包裹細集料顆粒所需最小水泥漿而配制的一種人造石材。這對降低工程成本有十分重要的意義，具有推廣價值。

2、原材料的技術(shù)要求

原材料的技術(shù)要求條件除符合普通混凝土用原材料技術(shù)要求外，還必須考慮粗、細集料品質(zhì)對水泥用量的影響。集料是混凝土的主要主要組成材料，它占混凝土總體積的3/4以上。集料在混凝土中既有技術(shù)作用，又有經(jīng)濟上的意義。在技術(shù)上，集料的存在使混凝土比單純的水泥漿具有更高的體積穩(wěn)定性和更好的耐久性，在經(jīng)濟上它比水泥便宜的多。作為水泥漿的廉價填充材料，使這種建筑材料成本低廉。

2.1粗集料粒形，品種對水泥用量的影響

集料的粒形主要通過兩個方面影響水泥用量。第一是集料空隙率和表面積來影響。第二是通過和易性來影響。如果集料中，特別是粗集料中針片狀顆粒含量很多，空隙率勢必增大，表面積亦大。因此，水泥用量隨著針片狀顆粒含量的增加而增加。通過試驗室數(shù)據(jù)積累，不同粒形的碎石空隙率列表1

經(jīng)過分析表面粗糙且多棱角的碎石與表面光滑和圓形的卵石相比較，碎石配制成的混凝土，由于它對水泥的粘附性好，故具有較高的強度。但在相同單位用水量的條件下、卵石配制的混凝土既有較好的和易性和工作性。

2.2集料最大粒徑對水泥用量的影響

一般情況下，集料最大粒徑越大，則單位體積中集料表面積就越小。粗集料的骨架作用越強。應(yīng)此在所用的砂的性質(zhì)一定時，在相同塌落度要求下，選用的粗集料最大粒徑愈大，則拌合所需用的用水量愈小。因而在同一水泥用量情況下，隨水灰比的降低而強度越高。但只能在石子處于某一粒徑范圍內(nèi)，超過這一粒徑限度水泥用量又將增加，根據(jù)幾年在配合比設(shè)計方面積累的試驗資料，綜合表明，高、中、低強度等級混凝土粗集料最大粒徑、水泥用量和強度存在相互關(guān)系。由于塌落度要求不同，因此同一等級混凝土的最低水泥用量及最佳最大粒徑亦不同。例如C25混凝土當碎石最大粒徑為20mm時水泥用量280kg/m3。當碎石最大粒徑為80mm時，水泥用量235kg/m3。需要指出的是，集料最大粒徑不是單純的從最低水泥用量方面考慮，對于構(gòu)件尺寸，鋼筋凈距都應(yīng)統(tǒng)籌考慮。以使所選用的最大粒徑既盡可能減少水泥用量，又保證鋼筋混凝土質(zhì)量，方便施工。

2.3集料顆粒級配對于水泥用量的影響

在混凝土的組成結(jié)構(gòu)中，粗集料的空隙用細集料來填充，細集料的空隙用水泥來填充，從節(jié)約水泥的角度看，一個良好的級配要求空隙率最小，比表面積最小，容重或密度最大。根據(jù)混凝土配合比設(shè)計原理，在混凝土組成中，水泥漿體積正好等于填充粗細集料混合后剩余空隙體積和所有砂石水泥漿膜的體積之和時，水泥用量達到最節(jié)約，最經(jīng)濟?，F(xiàn)將試驗室4.75-19mm和19-37.5mm碎石進行摻配，確定其最佳級配，并進行質(zhì)量技術(shù)指標對比列表2、表3和表4

在表2、表3、表4可以看出，當19-37.5mm碎石于4.75-19mm碎石按70：30的比例摻配后，粗集料空隙率由47%降至41.8%。針片狀顆粒含量由5.4%降低至3.78%，為降低水泥用量創(chuàng)造了條件。

3、結(jié)語

綜上所述，在混凝土配合比設(shè)計中選擇最佳粗集料配制經(jīng)濟水泥用量配合比。為商品混凝土廠（拌合站）或混凝土預(yù)制構(gòu)件廠，尤其是具有電子稱計量微機控制的工藝條件下，可獲得可觀的節(jié)約水泥的效果?？梢哉f是節(jié)約水泥諸多措施中，既現(xiàn)實又可取的措施之一。但是基于最經(jīng)濟水泥用量既水泥最少用量，生產(chǎn)實踐中計量系統(tǒng)的負公差可能導(dǎo)致最終生產(chǎn)的混凝土低于設(shè)計強度。因此，為保證混凝土質(zhì)量，確保設(shè)計配合比付諸實施，必須注意以下幾個問題：

3.1加強對水泥和混凝土實際強度的鑒定，以便按水泥實測強度設(shè)計配合比。

3.2積極推廣水泥強度等級快速測定，以及促蒸法，用推定混凝土強度方法，對設(shè)計配合比及時調(diào)整。

3.3加強科學(xué)管理，嚴格控制集料含水率及原材料稱量誤差。操作人員科根據(jù)實測數(shù)據(jù)借助微機或人工隨時調(diào)整配合比。

3.4加強施工控制，采用先進設(shè)備及先進操作方法，如采用強制式機，嚴格控制攪拌時間，拌合物塌落度等，從而確?；炷临|(zhì)量與設(shè)計配合比付諸實施。