特别策划：如何很好地将骨料级配

特别策划：如何很好地将骨料级配

编者按：良好的骨料级配，有利于混凝土质量的控制，同时也有利于降低生产成本；骨料级配不好，有可能导致胶凝材料用量增加，也有可能导致和易性、强度方面的负面作用发生。不同级配的砂石在入场及使用时如何进行重新组合，以实现最佳的生产级配，是企业面临的难题。因此，本期将请业内专家和相关技术人员针对“如何对到厂砂石进行有效组合以实现最佳级配？砂石级配对混凝土质量及成本的影响有多少？”等问题进行讨论。

戴镇潮（武警水电第二总，退休高级工程师）

“不同级配的砂石在入场及使用时如何进行重新组合，以实现最佳的生产级配”恐怕是难以进行的。砂石最佳的级配应在确定混凝土成分配合时加以确定。在混凝土生产时，是要控制砂石级配和预定的最佳级配尽量相近（相同难以做到）。主要应控制：

1 砂子细度模数附合预定要求

砂子级配无法控制，也无需控制，只要控制细度模数稳定即可。一般要求控制在预定的 ±0.2 范围内，能做到在预定的 ±0.1 范围内更好。人工砂生产通过控制原料粒径和进料量可控制细度模数稳定，所以使用人工砂控制细度模数稳定比较容易；天然砂的细度模数变化较大，控制细度模数稳定比较困难。当天然砂的细度模数比预定要求偏细（或偏粗）0.2 以上时，应同时购进偏粗（或偏细）的天然砂，在混凝土配料称量时，按一定比例分别称量，使混合成预定要求细度模数，这就是将砂子分成粗细两级进行配合；也可按实际细度模数重新确定混凝土成分配合：细度模数比预定要求偏细时，减少砂子用量，细度模数比预定要求偏粗时，增加砂子用量。

2 石子不能过分分离

石子分离使级配变化，混凝土流动性等将难以稳定。石子上、下分级粒径之比称为“粒度比”，过大，石子大、小颗粒粒径相差大，越容易分离，一般要求不大于 2。现在商品混凝土常用的“统料”（有的称“连续级配”不确切）粒径为 5～25mm 或 5～30mm，“粒度比”达 5 或 6，显然偏大，容易分离。应分成 2 级：5～10mm 和 10～25mm，或5～10mm 和 10～30mm，于是将显著降低 “粒度比”，分离情况将大大减轻，在确定混凝土成分配合时确定两级的比例即级配，在混凝土配料称量时，按此比例分别称量，就可保证石子级配大体稳定；或建议索性剔除其中的 5～10mm 颗粒，只生产或购进 10～25mm 或 10～30mm 石子，使“粒度比”减小为 2.5 或 3.0（比 2.0 稍大），除可减轻分离外，还因与砂子（小于 5mm）形成间断级配（不连续级配），砂浆不受 5～10mm 颗粒的阻碍，可较顺利、有效地填充石子空隙，可提高混凝土流动性，在保持流动性不变时，可降低用水量和胶凝材料用量。

刘世涛（沧州市政华通混凝土公司，总工）

混凝土集料分为细集料和粗集料。细集料指粒径小于4.75mm 的岩石颗粒，包括河砂、山砂、海砂、人工砂等。传统的采砂过程比较粗放，技术含量低，生产规模小，布局不合理，私挖乱采，造成严重浪费，大量尾矿乱堆乱放，污染农田。经过十几年高速建设，造成现阶段优质天然砂匮乏。为保护环境，大部分地区限制天然砂的开采，有的地区甚至禁止开采。搅拌站进场的天然砂细度不是太粗就是太细，不适应现代混凝土施工的要求。于是人们又把目光转向了人工砂。但人工砂也有很大的缺点：颗粒棱角多、石粉含量多，生产的混凝土流动性不良，而且生产环境扬尘大，不利于环境保护。针对现状，不同规模的搅拌站采取不同的策略：中小型搅拌站可采取粗细砂按一定比例搭配使用，针对不同施工部位、不同强度等级，调整不同的搭配比例，满足混凝土施工和性能要求。大型搅拌站可自建机制砂生产线，生产不同细度模数的机制砂，同时也可以和较细的天然砂搭配使用，减少石粉含量，弥补人工砂细颗粒不足的缺陷，满足不同的混凝土施工要求。

粗集料指粒径大于 4.75mm 的岩石颗粒，分为卵石和碎石。传统的加工方式比较简单，经过简单的破碎和筛分后就进行销售。经过改革开放至今的大规模建设，大量的矿山被开采殆尽。随着人们环境保护意识的提高，国家对矿山的开采行为进行限制，造成粗集料供应紧张。混凝土搅拌站对粗集料的质量没有发言权，进场材料质量很难保证。对于中小搅拌站，采购不同规格的单粒级粗集料，这样在运输和堆放过程中不易离析。在使用时分仓存放和计量，试验室可通过试验来确定最佳的集料级配，然后由混凝土生产部门调配成连续粒级的粗集料。各单粒级集料粒径变化时可方便的进行调整，满足不同的要求。有实力的大型搅拌站可对进场的粗集料进行二次整形处理，减少针片状颗粒含量，调整颗粒级配满足混凝土的要求，加工后的尾矿可生产人工砂，满足自用的需求。

通过试验调配合适的集料级配，同时利用尾矿及石粉可降低生产成本，形成新的利润增长点。

王二强（中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司，高工）

骨料在混凝土中所占的体积达 60%～80%。骨料的颗粒级配对于混凝土的性能有着很大的影响：水灰比一定的条件下，硬化混凝土的强度与骨料的级配是无关的。对于新拌混凝土，骨料级配直接影响到其和易性，从而影响到硬化混凝土的强度及耐久性等性质。因而，选取合适的骨料级配对于新拌混凝土和硬化混凝土均十分重要。

单粒级粗骨料尽量不使用，当采用单粒级粗骨料时，应采用几种单粒级骨料复配使用，尽量复配成连续级配骨料，复配方式可采用公式计算，并调整。

若单粒级骨料粒径相差 3 个以上筛号时，可采用密实堆积法（干容重）。

细骨料中，当无法采用中砂时，应尽量采用粗砂与细砂搭配使用，通过筛分试验确定中砂和粗砂的搭配比例。测试其干容重，根据容重和筛分数据选择合理的搭配比例。

机制砂和河砂搭配使用时，一般机制砂在细骨料中的比例不超过 60%，二者搭配使用应特别注意的是细骨料中石粉含量和含泥量。

从教育属性看，“教育具有上层建筑与生产力的双重属性与双重职能” [8]81-86。对高职院校来说，人才培养的思想性和技术技能的应用性至关重要。要把握办学定位，遵循高职办学规律，“践行以学生为主体、以实践为主线、以提高实践能力为目的的职业教育办学宗旨”[9]。

合理的砂石级配——砂率不应根据各个标准中给定的数值范围选择，应采用试验确定。可借鉴 ACI 的一些方法，采用捣实容重法及混凝土配合比试配确定最佳的砂率。

王冬（建筑材料工业技术情报研究所，工程师）

混凝土的质量与许多因素相关，将其他影响因素确定后，才能单独分析粗细集料的级配对混凝土性能的影响问题。在其他影响因素不变的情况下，对于级配的有效控制，可以提高新拌混凝土的和易性，并且能够提高硬化混凝土的强度，降低混凝土成本。搅拌站追求的粗细集料级配的理想情况就是最低的孔隙率，即集料最紧密堆积。

在搅拌站日常生产中，粗细集料由专门的生产单位供应。搅拌站对粗细集料的理想要求是保证达到标准规定的性能指标的基础上，能够维持级配稳定，减少大幅度波动，这样有利于生产中混凝土质量的控制。但由于粗细集料供应厂家砂石筛子的磨损等原因，很可能会造成粗细集料在供应时会随着时间的推移，变得越来越粗，因此，搅拌站在发现粗细集料出现异常变化时应与供应厂家及时沟通，提醒他们严格控制，检查问题原因。砂子平时的变化波动要大于石子的变化，所以要加强对砂子的控制。搅拌站可以平时储备部分细砂和粗砂，当出现供货变化时，可以按比例搭配使用，达到混合后的砂子细度模数与配合比设计时的数值接近的目的。混合搭配比例可参考下式：

K1＝(μf－μf2)/( μf1－μf2)×100%

K2＝(μf1－μf)/( μf1－μf2)×100%

其中：K1——粗砂的混合比例；

μf——计划达到的砂的细度模数；

μf1——粗砂的细度模数；

μf2——细砂的细度模数。

使用以上公式搭配使用砂子时，需要进行混合后砂子的细度检测，并进行混凝土的性能试验。

计海霞（合肥国力混凝土有限公司，总工）

随着政府对于资源的保护和采取有选择地开采，很多地方能买到砂石满足生产就已经不错了，出现了砂石供不应求的场景，原材料价格上涨，质量良莠不齐、来源不一、集料级配亦有较大不同，根本不给混凝土技术人选择的余地。让很多技术人员形成“给什么菜做什么样饭”的思想。

根据上述现实情况，整个混凝土行业从业人员都在反映集料级配不好，出现混凝土和易性、流动性、粘聚性、保水性、混凝土离析等质量问题。

如何更好地将集料继配调整到最佳状态保证混凝土的工作性和强度，在此浅谈一下本人的调整思路，仅供参考。提高减水剂的减水率，降低混凝土水胶比来解决集料所带来的上述缺陷。业界人士都知道适当提高减水剂的减水率能降低一部分用水量，在水胶比减小时，混凝土拌合物稠度提高，水泥砂浆密度也相对提高，阻止了碎石下沉，解决了混凝土发生离析和强度等问题的发生。同时应利用当地的工业副产品来解决粗细集料级配问题，例如石屑，制造机制砂的石灰石石粉、钢厂的尾矿等，尽可能把集料调整到理想状态。先对粗细集料做筛分试验，绘制级配曲线图，按照不同比例掺加粗细集料，绘制混合集料的级配最佳曲线及掺加比例。这时集料孔隙率最小，需要胶凝材料最少，改善混凝土拌合物和易性等性能在最佳状态，同时做到了既经济又能保证质量配合比。

崔鑫（山东建泽混凝土有限公司，工程师）

级配是各级粒径颗粒的分配情况，对于混凝土而言，有狭义级配和广义级配之分。狭义级配指混凝土中石与砂混合的级配，此级配对于混凝土质量控制、成本控制、工作性能等有重要影响。广义级配指混凝土中石、砂、胶材或石、砂、粉煤灰、水泥、矿粉等混合的级配，此级配对于混凝土力学性能、耐久性能等有重要影响。

级配的评价，又可分为经济级配和性能级配。经济级配是指在保证混凝土性能指标符合设计要求的前提下，使混凝土原材料组成或生产、施工成本最低的级配。性能级配是指在保证混凝土成本可接受的前提下，混凝土综合性能指标最优的级配。

通常情况下，预拌混凝土企业更看重经济级配，即在保证混凝土施工正常、性能达标的前提下，能使混凝土成本尽量降低、利润尽量提高的级配就是良好级配。科研院所更看重性能级配，即在混凝土成本能够被使用者接受或不考虑混凝土成本的前提下，能使混凝土综合性能或某项性能达到设计要求的级配就是良好级配。

对于实际应用或终归要实际应用的混凝土而言，应综合考虑经济级配与性能级配，能使两者间达到平衡时级配才为良好级配。在现实情况下，应加强混凝土配合比的优化试验，根据混凝土原材料实际情况确定混凝土配合比，以使混凝土的经济性、耐久性最优。