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　　1 概述
　　
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，混凝土由傳統(tǒng)的普通混凝土向具有高耐久性能要求的高性能混凝土發(fā)展，而高性能混凝土對所組成材料具有較高的要求，特別是粗骨料，除母巖強(qiáng)度和化學(xué)指標(biāo)必須滿足要求外，其粒級組成也是質(zhì)量控制的重要指標(biāo)。在混凝土配合比設(shè)計時，粗骨料粒級基本采用連續(xù)級配進(jìn)行配置，主要是為了防止粗骨料在施工過程中產(chǎn)生離析，影響混凝土質(zhì)量，一般采用二級配或多級配。但在實際施工過程中，粗骨料在加工生產(chǎn)和運輸過程中的顆粒粒級與原理論配合比采用的顆粒粒級存在一定差異，因此，需要現(xiàn)場實際篩分后對粒級摻配比例進(jìn)行調(diào)整，使粗骨料粒級摻配比例盡可能達(dá)到連續(xù)粒級要求。混凝土用粗骨料粒級組成直接影響混凝土的工作性，對混凝土的力學(xué)性能也將產(chǎn)生重大影響，特別是高性能混凝土，還會影響其耐久性能。
　　
　　一般情況下，在保證混凝土不離析的情況下，可用單粒級進(jìn)行施工，但這主要針對塑性混凝土(坍落度≤70 mm)而言，對于機(jī)械化(泵送)施工要求較高的流動性(坍落度>170 mm)混凝土或高流態(tài)(坍落度≥180 mm)混凝土就不適合了，因為單粒級在流動性混凝土中容易產(chǎn)生離析。所以，配制流動性混凝土?xí)r，要求粗骨料采用兩級配或多級配，以達(dá)到最佳粒級級配和最大緊密密度的目的。在試驗室計算級配組成時，一般都是以達(dá)到連續(xù)級配就行了，因為兩種級配的組成，有多種組合都能達(dá)到級配要求，這并不是粗骨料的最大緊密狀態(tài)，緊密密度越大、空隙率越小、比表面積越小，所需要包裹粗骨料表面的膠凝材料漿體就越少，在同水膠比的情況下可節(jié)約成本。為了發(fā)揮粗骨料在混凝土中的最大效率，級配組成應(yīng)選取級配曲線的上限，筆者通過多年的工作實踐和大量的混凝土實際應(yīng)用，總結(jié)出了粗骨料的最大料級組配方法，在混凝土工程應(yīng)用中取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　2 粗骨料粒級的組配方案
　　

　　按照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 52—2006)要求，單粒級宜用于組合成滿足要求的連續(xù)粒級；也可與連續(xù)粒級混合使用，以改善其級配或配成較大粒度的連續(xù)粒級。但實際工程中配合比設(shè)計和施工，大部分都按經(jīng)驗估計摻配比例進(jìn)行組配，沒有進(jìn)行分析驗證試驗其達(dá)到最佳級配范圍。碎石或卵石的顆粒級配范圍列表1。

　　為了最大限度滿足粗骨料達(dá)到最佳級配要求，筆者通過長期試驗工作的實踐，推導(dǎo)并總結(jié)出混凝土用粗骨料采用兩種粒級(或多種粒級)組合成連續(xù)粒級的試驗分析和計算方法，其計算公式為：

A_i = A₁ × a％ + A₂ × (100 - a)

　　式中：A_i ——混合連續(xù)粒級；
　　
　　　　　A₁ ——第1種粒級的累計篩余；
　　
　　　　　A₂ ——第2種粒級的累計篩余；
　　
　　　　　a ——粗骨料在該粒級所占百分比。
　　
　　在混凝土工程中，一般都用兩種粒級(或稱二級配)組合成連續(xù)粒級；用3種及以上粒級組合成連續(xù)級配較少，這類粒級主要用于瀝青混凝土工程等。
　　
　　例如：將5～10與16～31.5兩粒級混合成為常用的5～31.5的連續(xù)粒級，表2和表3為5～10和16～31.5的篩分結(jié)果，根據(jù)該篩分結(jié)果按公式(1)將它們按一定比例進(jìn)行優(yōu)化組配。

　　計算實例：首先將5～10 mm 顆粒按10％、20％ 、30％ 、40％ 與16～31.5 mm 顆粒的90％、80％ 、70％、60％摻配比例進(jìn)行計算。
　　
　　(1) A_i (5～31.5)=A₁×10％ +A₂× (100-10)
　　
　　A2.36＝A₁×10％+A₂×90％
　　　　  =100×0.1+100×0.9=100
　　
　　A4.75=A₁×10％+A₂×90％　　
　　        =96×0.1+100×0.9=100
　　
　　A9.5 =A₁×10％+A₂×90％　
　　       =11×0.1+97×0.9=88
　　
　　A19.5=A₁×10％+A₂×90％　　
　　        =0×0.1+64×0.9=58
　　
　　A31.5=A₁×10％+A₂×90％　
　　        =0×0.1+7×0.9=6

　　(2) A_i (5～31.5)=A₁×20％+A₂×(100-20)
　　
　　A2.36=A₁×20％+A₂×80％　　
　　        =100×0.2+100×0.8=100
　　
　　A4.75 =A₁×20％+A₂×80％
　　         =96×0.2+100×0.8=99
　　
　　A9.5 =A₁×20％+A₂×80％
　　       =11×0.2+97×0.8=80
　　
　　A19.5=A_1×20％+A₂×80％
　　        = 0×0.2+64×0.8=51
　　
　　A31.5=A₁×20％+A₂×80％
　　        = 0×0.2+7×0.8=6

　　(3) A_i (5～31.5)=A₁ X 30％ +A₂×(100-30)
　　
　　A2.36 =A₁×30％ +A₂×70％　
　　　　　=100×0.3+100×0.7=100
　　
　　A4.75 =A₁×30％+A₂×70％　
　　　　　= 96×0.3+100×0.7=99
　　
　　A9.5 =A₁×30％+A₂×70％
　　　　 =11×0.3+97×0.7=71
　　
　　A19.5 =A₁×30％ +A₂×70
　　　　　= 0×0.3-I-65×0.7=45
　　
　　A31.5 =A₁×30％+A₂×70％

　　         =0×0.3 +7 X0.7=5
　　
　　(4) A_i(5~31.5)=A₁×40％+A₂×(100-40)
　　
　　A2.36 =A₁×40％+A₂×60％
　　　　　=100×0.4+100×0.6=100
　　
　　A4.75=A₁×40％+A₂×60％
　　　　　= 96×0.4+100×0.6=98
　　
　　A9.5 =A₁×40％+A₂×60％
　　　　  =11×0.4+97×0.6=63
　　
　　A19.5 =A₁×40％+A₂×60％　
　　　　　=0×0.4+64×0.6=38
　　
　　A31.5=A₁×40％+A₂×60％　　
　　　　　=0×0.4+7×0.6=4

　　以上4組摻配出來的計算結(jié)果與表1對照，只有(3)組合成的粒級能達(dá)到連續(xù)粒級要求，但這是不是達(dá)到了唯一的連續(xù)級配范圍，還可根據(jù)(3)結(jié)果可再細(xì)化到按5％梯度(也可按1％梯度)計算，可知(5)的計算結(jié)果也能滿足連續(xù)級配要求。

　　(5)A_i(5～31.5)=A₁×30％ +A₂×(100-30)
　　
　　A2.36 =A₁×30％+A₂×70％
　　　　　= 100×0.35+100×0.65=100
　　
　　A4.75 =A₁×30％+A₂×70％　
　　　　　= 96×0.35+100×0.65=98
　　
　　A9.5 =A₁×30％+A₂×70％　
　　　　  =11×0.35+97×0.65=76
　　
　　A19.5 =A₁×30％ +A₂×70　　
　　　　　=0×0.35+65×0.65=43
　　
　　A31.5 =A₁×30％+A₂×70％　　
　　　　　= 0×0.35+7×0.65=5

　　在(3)、(5)兩組(或更多組)粒級都能符合連續(xù)級配的情況下，再用容重筒做緊密密度，緊密密度最大的，空隙率最小，說明該組粒級級配最好。在實際工作中，大部分對粗骨料粒級的組合摻配比例都要是用估算方法進(jìn)行摻配的，估算方法摻配出來的粗骨料基本達(dá)不到最佳粒級級配要求，用估算的方法與篩分析計算方法相比較，其空隙率比篩分析計算方法大2％左右，因此，要得到較好的級配，必須先對粗骨料各粒級進(jìn)行準(zhǔn)確地篩分析，根據(jù)各粒級的顆粒含量進(jìn)行計算，然后按照計算結(jié)果得出的摻配比例再進(jìn)行組合篩分驗證，最后再用容重筒做緊密密度，使其達(dá)到最大緊密密度和最小空隙率。如結(jié)果經(jīng)篩分析與計算結(jié)果不符，再重新取具有代表性試樣復(fù)篩，一般情況下，計算結(jié)果和實際篩分是相符的。
　　
　　3 粗骨料不同顆粒粒級的組成對混凝土質(zhì)量的影響
　　
　　不同粒級組成對混凝土質(zhì)量的影響是不同的，按第2章計算實例的5種摻配出來的粗骨料，配制成混凝土檢驗其性能，結(jié)果見表4。

　　從表4摻配比例得知，不同摻配比例的緊密密度和孔隙率是不一樣的，無論從顆粒篩分結(jié)果還是混凝土物理性能檢驗，第(3)組的摻配比例是最合理的，因此，粗骨料級配的好壞直接影響混凝土拌和物工作性能、力學(xué)性能和耐久性能。眾所周知，粗骨料級配越好，緊密密度就越大、空隙率就越小、比表面積也就越小，所配制的混凝土用水量相對要少，混凝土的力學(xué)性能和耐久性能就會得到提高。筆者按上述方法已經(jīng)在渝懷鐵路、宜萬鐵路、石太客專、哈齊客專近400萬m³混凝土(其中300萬m³為高性能混凝土)工程中應(yīng)用效果顯著。
　　
　　4 結(jié)束語
　　
　　但實際工程中配合比設(shè)計和施工，大部分都按經(jīng)驗估計粗骨料粒級摻配比例進(jìn)行組配，沒有進(jìn)行分析驗證試驗其達(dá)到最佳級配范圍，由于混凝土理論配合比的粗骨料粒級級配與施工現(xiàn)場粗骨料粒級級配有一定的差異，需要試驗人員根據(jù)現(xiàn)場粗骨料的顆粒級配隋況進(jìn)行認(rèn)真分析，計算驗證后得出最佳摻配比例，以現(xiàn)場實際得出的最佳摻配比例作為施工配合比用摻配比例。凡是最佳摻配比例配制出來的混凝土，其各項技術(shù)指標(biāo)都比較好，因為粗骨料最佳摻配比的比表面積小、緊密密度大、孔隙率也是小，在同一水灰比的情況下所配制出來的混凝土工作性好、力學(xué)性能最高與最低相差10％～15％、耐久性指標(biāo)相差15％-20％，水泥用量可節(jié)約5 kg/m³ 左右，如果全國的混凝土工程都能將粗骨料顆粒粒級進(jìn)行精確配制，假設(shè)全國每年使用5億m³混凝土，則節(jié)約水泥250萬t，節(jié)約資金上億元，而且少開采礦石，對保護(hù)環(huán)境也起到十分重要的意義。因此，混凝土用粗骨料顆粒粒級的影響是不能忽視的，它對社會、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的影響巨大。

　　參考文獻(xiàn)
　　
　　1 JGJ 52-2006 普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S]