顆粒級配是骨料的重要性能指標，良好級配的骨料具有各個粒級含量合理，既不過不多也不過少，具有較低的空隙率，在混凝土工作性相同的情況下可以降低用水量和膠凝材料用量。傳統思想認為骨料僅僅起到惰性填充作用，對其改善混凝土性能及經濟性的能力認識不足。隨著
機制砂等細骨料代替河砂使用，混凝土的骨料種類變得複雜，採用傳統的先擬定各骨料的摻配比例，再通過試驗調整的方法來進行配合比設計費時費力。採用骨料雙因子理論結合ACI篩分建議，不僅可以優化骨料級配，還可以根據級配情況預判混凝土拌合物工作性，為混凝土工作提供方便。
（1） ACI 302.1R對骨料的篩餘建議
ACI 302.1R對混凝土各級骨料的篩餘提供了相應的建議：最大孔徑的篩子上的篩餘和0.15mm篩子上篩餘的推薦範圍分別為0%～4%和1.5%～5%；0.6mm和0.3mm篩子上的建議篩餘為8%～15%；對於最大粒徑大於25mm的骨料，餘下各級篩子的篩餘量應在的8%～18%範圍內，對於最大粒不大於25mm的骨料，如25mm或20mm，餘下各級篩子的篩餘量應控制在的8%～22%範圍內。一般情況下，可以允許1～2個不相鄰的篩子上的篩餘量超出此範圍，但是兩個相鄰篩子的篩餘量之和不應低於5%且三個相鄰篩子的篩餘量之和不應低於8%。
（2）粗糙度因子——工作性因子理論
粗糙度因子——工作性因子理論是由美國的 Shilstone教授利用粗糙度因子（CF）和工作性因子（WF）兩個參數來反映骨料級配與混凝土工作性之間的關係，利用兩者的關係來控制和優化混凝土骨料的級配。Shilstone在大量試驗的基礎上總結出了CF-WF圖（如圖1），並將CF-WF圖分為五個區域，不同的區域代表了不同級配特點的骨料。
區域1內混凝土骨料顆粒粗顆粒較多，為間斷級配，拌合物易離析；區域2對應的骨料級配優良，對要求骨料最大粒徑為20mm～40mm的混凝土來說，具有較好的工作性和經濟性；區域3對應的骨料適用於骨料最大粒徑不大於20mm的混凝土；區域4對應的骨料，細顆粒較多，易導致混凝土拌合物過粘，不僅影響可泵性和工作性，對混凝土的長期性能也不利，易產生收縮、開裂等問題；區域5對應的骨料細顆粒過少，混凝土拌合物表現為乾澀、鬆散，粗骨料包裹性差，會造成混凝土工作性下降。
Shilstone把骨料顆粒按照粒徑大小分為了三部分：Q、I和W。Q為骨料中粒徑大於9.5mm的顆粒，主要起骨架作用和填充作用，能夠降低混凝土收縮和裂縫的產生和發展。I 為骨料中粒徑大於2.36mm並且小於9.5mm的顆粒，作為中間顆粒，是混凝土體系中空隙的主要填充材料，它的存在有利於混凝土流動性。W為骨料中粒徑小於2.36mm 的顆粒，作為細顆粒能夠起到潤滑作用，對提高混凝土的工作性有利。WF和CF計算公式如下：
式中，CF為粗糙度因子；
WF為工作性因子；
Q為骨料中粒徑大於 9.5mm的顆粒質量百分比；
I骨料中粒徑小於9.5mm並且大於2.36mm的顆粒質量百分比；
W為骨料中粒徑小於2.36mm顆粒質量百分比；
B為膠材質量，kg。
利用上述公式可以計算（CF，WF），根據（CF，WF）的落點可以對混凝土骨料級配進行直觀、全面的分析，評定骨料級配是否合理，需要對混凝土骨料的組成進行適當調整。CF的取值範圍為0～100之間，若為100時，骨料的級配中缺乏2.36～9.5mm之間的顆粒，可視為間斷級配，整體上表現為偏粗。若為0時，骨料中沒有大於9.5mm以上的顆粒，整體上表現為偏細。當CF變小時，骨料中細顆粒含量過多，骨料中總比表面積大大增加，在不增加水泥漿量的情況下，水泥漿相對的變少了，從而影響了混凝土的工作性。在CF增大時，骨料中大顆粒含量增加，而中間顆粒含量減少，骨料的比表面積減少，水泥漿體與粗骨料的界面厚度增加，有利於混凝土拌合物工作性的提高。在CF取值適當，沒有使骨料形成間斷級配，引起混凝土離析的情況下，混凝土工作性能受WF影響較大。WF不僅與骨料級配有關，還受膠材用量的影響，當膠材用量較小時，漿體粘度較低，需要適當提高砂率以避免離析、泌水現象的發生。在相同膠材用量下，通過調整骨料級配，適當降低CF、增加WF能夠改善混凝土的工作性，從而在較低的膠材用量下仍然能夠配製出滿足工作性和強度要求的混凝土。CF-WF雙因子理論僅考慮了骨料的級配狀況，而對骨料粒形沒有考慮，在骨料粒形不佳時，很有可能出現不適用的情況。
閱讀更多 基業長青 的文章
