浅谈混凝土骨料新思维
混凝土配合比设计与计算过程中设计很多重要参数，比如单位用水量、胶材强度、强度标准差、回归系数、水胶比、砂率等，要想完整的计算一套配合比以上参数必不可少，所以我们可以据此设计一套自动表格，方便大家配合比计算与调整，表（一）如下：
使用该表格可以通过调整参数快速得到调整后的配合比。
就目前我们原材料现状：
1 水泥、粉煤灰、矿粉已经固定了，也就是说胶砂强度没得选择；
2 粗骨料固定厂家，粒型级配比较稳定，所以单位用水量的选择也比较固定；
3 细骨料砂子为自制砂或外购水洗砂，级配不佳是共识。
综合看来，目前要想优化配合比节约成本或者说调整混凝土状态，我们能做的甚至仅能做的只有调整砂率和粗骨料中两种石子比例，别无它法！
所以，如何科学的调整砂率和石子比例显得至关重要，也是我们接下来应该进行试验工作的重点。
今天就主要同大家一起探讨混凝土骨料新思维。
1、 相关标准的分析与思考
1) 粗骨料级配方面
粗骨料5～25mm连续级配累计筛余 表（二）
到底应该大颗粒骨料多还是小颗粒骨料多呢？
2) 细骨料级配方面
细骨料Ⅱ区砂累计筛余百分率规定 表（三）
这就意味着各个粒径区的分计筛余范围可以是下面这样表（四）
各个粒径区的砂可以没有也可以很多，所以用累计筛余存在很大缺陷
细骨料粗细方面
现行标准中，使用细度模数表示砂的粗细，然而在我们实际使用中不难发现细度模数只能对砂的粗细进行粗略评价，因此傅沛兴高工提出了比粒度的概念：将砂看成球形，砂的半径变为原来一半，体积相同时，比表面积变为原来2倍，假设粒径为2.36-4.75间砂的总比表面积为1，那么其他粒径对应的单位如下表（五）
比粒度就等于各粒径区分计筛余乘以对应的单位数之和。
相同细度模数的砂比粒度对比 表（六）
目前就所用外购水洗砂情况大概如下 表（七）
可以看到，相同细度模数的砂，比粒度相差很大，比粒度可以更准确的反映砂的粗细程度。同样3.2细度模数的机制砂，我们用的明显比精品机制砂粗的多，分计筛余可以看出来，对应比粒度上也可以直观读出来。
通过以上对粗细骨料的分析，可以发现标准也好，规范也好，并不能科学准确的指导我们的生产需要，所以我们需要制定一套适合自己的分计筛余百分表范围，来指导生产。那就是接下来第二项问题：
2、 级配问题
1）粗骨料级配问题
目前比较流行个人也感觉比较好用的就是最小空隙率理论，也就是通过多级配复掺，通过检测堆积密度来调整碎石空隙率，使空隙率尽可能的减小，以便减少填充碎石空隙所需的水泥砂浆用量，从而降低砂率乃至胶材用量。
例如前几天拉的川口碎石，表观密度2670kg/m3，堆积密度1590kg/m3，空隙率40.4%，通过不同比例复掺嵩基5-10碎石实验数据如下表（八）
根据实验可以找到比较适合川口碎石的比例为68:32
2）细骨料级配问题
就目前所用的水洗砂和岗砂，要想通过复掺达到表（六）中类似2-1那样的精品砂是不可能的，而我们能做的只有尽可能的使我们的混合砂向好用的方向靠近，所以通过长时间的试验与生产验证，也可以找到比较适合我们的试验方法和控制指标，具体操作下表（九）可以供大家参考
11月份砂平均情况 表（九）
从表中可以看到，按普遍认为0.6、0.3两级上砂子比例越大越好，而混合后砂子这两级其实变少了，而且含粉还变高了。但是因为水洗砂2.36上太高而0.3以下除去粉底又太少，造成砂子整体偏粗，同样3.2细度模数，表（六）中比粒度可以达到4.5，而我们只有2.7，也再次印证我们砂子偏粗，不得已提高面砂掺量来保证混凝土和易性。
结合目前砂子现状及我们环保站生产情况，我把混合砂指标控制在以下范围
各站情况不一样，以上数据仅供参考
3、 砂率问题
前面讨论了粗细骨料本身的特点和使用情况，接下来还有一个重要前提就是砂率问题。目前，通常确定砂率的方法是计算确定和经验确定，而我们在长期试验、应用的过程中逐渐积累一定的经验，所以砂率的确定方法也以经验为主，大家也认可这样一个现象：砂率确定是依据经验或半定量的，大小随混凝土强度等级的增加而降低。无论用哪一种方法，对初学者来说，如何确定砂率都是一个困难问题。
是否有一种新的砂石确定方法，既可以满足工作性，又能适应骨料的变化，同时有利于初学者掌握呢？我觉得下面这篇文章对我们会有所启发。
根据大量的工程经验、实验室试验表明，现代普通预拌混凝土石子体积随混凝土强度等级变化不大，且随着混凝土强度等级提高而增加。所以我们可以假设混凝土中石子体积在很小范围内变化，浆体体积与砂子体积呈此消彼长态势。现代预拌混凝土用原材料中，石子堆积标准规定混凝土用石子表观密度大于1300kg/m 3 ，而普通混凝土配合比设计中石子用量一般不超过1200kg/m 3 。所以，现代混凝土中，每立方米混凝土中石子的用量在自然堆积状态下体积小于1m 3 。根据以上总结，我们推出，现代普通预拌混凝土中，石子呈悬浮状态，如图1
基于以上论证，本文将混凝土拌合物分为两个部分：砂浆与石子，每立方米混凝土体积由砂浆体积与石子体积组成，即
Vm+Vs=1m³
式中：Vm：砂浆体积
Vs：石子体积
那么，在混凝土配合比计算过程中，首先根据胶凝材料用量与水胶比计算浆体体积，然后根据混凝土强度等级与石子空隙率选择石子体积，最后根据绝对体积法求得砂子体积。至此，混凝土初步配合比确定。根据大量实验总结，本文给出混凝土配合比设计中石子体积选择表，见表1。本表以优质天然骨料为基础，针对不同种类骨料时，根据注解部分进行调整。
注：
1、同一强度等级混凝土中石子体积选择方法：石子随石子空隙率减小而增加；
2、在使用机制骨料时，体积可在此基础上降低0.01m 3 ；使用天然卵石时，粒径超过40mm时，体积在此基础上降低0.01m 3 ；
3、使用天然砂，如果天然砂含石量超过10%时，含石10%～20%时，等体积从石子中减去砂中含石超过10%的部分，同时将砂增加等石子体积部分。20%以上时，将砂中含石10%以上部分的一半从石子中等体积减去，同时在砂中等体积增加石子中减少的部分。
清华大学廉慧珍教授曾提出"石子松堆空隙率越小，砂石比可越小 "，也就是说混凝土配合比中，在浆体体积确定后，石子的用量与其空隙率呈反比。即与本表注解部分第一条规定殊途同归。
对于上面说的这么多，可能听着很复杂，下面以环保站C30混凝土为例，应用如下：
原材料及设计步骤
水泥：锦荣P.O 42.5，密度3000 kg/m 3；粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，密度2600 kg/m 3；矿粉：S95级，密度2800 kg/m 3；砂：混合砂，细度模数Mx=2.2，表观密度2690kg/m 3 ；石：碎石，紧密堆积空隙率为38.4%，表观密度2680kg/m 3 ，减水剂：XY聚羧酸减水剂，减水率27%
首先根据表（一）可以确定水胶比 0.5，胶材用量360kg。
按表1选取石子体积，虽本实验材料所用骨料为机制骨料，选取石子体积时应在表1的基础上降低0.01m 3 ，但混合砂含粉较高，故C30选取石子体积时未降低，选0.383m 3 ，最终计算石子质量：
C30石子质量：0.383m 3 ×2680kg/m 3 =1026kg
根据绝对体积法计算砂体积及质量，砂体积按式1计算：
未实测
根据式1计算砂体积为0.303m 3 ，砂质量为：0.303m 3 ×2690kg/m 3 =815kg。
砂率为44%，外加剂最终掺量按工作性调整。
至此，混凝土初步配合比确定，具体配合比、工作性如下：
试配配合比
混凝土状态
以上内容也只是针对我们站现状做的部分实验及数据总结和经验交流，许多思路也是非常肤浅，还有许多不准确的地方希望大家多多包涵，在这里就当是抛砖引玉吧，希望各位能够提出更多宝贵意见和见解，使我们实验室的技术交流会能够真正发挥作用，使今后工作能够得到大幅提升，谢谢！
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