混凝土合理砂率的选择分析.docx

1.1 基本方法在混凝土拌合物中，砂用于填充石子空隙。在胶凝材料浆一定的条件下，若砂率过大， 则骨料的总表面积及空隙率增大，包裹骨料与填充骨料空隙的胶凝材料浆量增多，剩下起润滑作用的胶凝材料浆量减少，混凝土拌合物显得干稠，流动性(坍落度小。如要保持一定的流动性，则要增加胶凝材料浆，耗费胶凝材料。若砂率过小， 砂浆量不足， 不能在石子的周围形成足够的砂浆层起润滑和填充作用，也会降低拌合物的流动性，同时会使粘聚性、保水性变差，使混凝土拌合物显得粗涩，拌合物的流动性随之减少，石子离析，胶凝材料浆流失，甚至出现溃散现象。因此，砂率既不能过大，也不能过小，可通过试验找出合理砂率。普通混凝土配合比设计时，由混凝土设计强度与耐久性要求确定初步水胶比；由混凝土拌合物设计和易性(坍落度、粘聚性、保水性)按查表法或根据经验确定初步用水量。试验探求合理砂率时，水胶比采用初步水胶比、用水量采用初步用水量，再根据经验选择至少 5 组以上的砂率(砂率组距可取 0.81.0)，拌制成拌合物，测出每组拌合物的和易性。以砂率为横坐标、拌合物坍落度为纵坐标，绘制砂率与坍落度的关系曲线(图 1，虚线部分表示拌合物粘聚性、保水性差)。从图 1 中定出拌合物粘聚性、 保水性好， 坍落度最大所对应的砂率， 即为合理砂率。若图 1 中合理砂率所对应的坍落度小于坍落度设计值，则将合理砂率适当减小(通常减小不大于 1 个组距，将图 1 的合理砂率适当左移)，以降低砂率获得坍落度的提高；若合理砂率所对应的坍落度大于设计值，则将合理砂率适当增大(将图 1 的合理砂率适当右移)或减少胶凝材料浆用量以节约胶凝材料。1.2 试验法的优缺点试验是研究混凝土技术的基本方法。采用混凝土的原材料，利用试验方法获得的合理砂率，涵盖了原材料性能对合理砂率选择的影响因素，获得的合理砂率可直接用于混凝土配合比设计，适用性强，这是试验法最显著的优点。同时，根据确定合理砂率的试验，可掌握应用具体原材料时砂率对混凝土性能(主要指和易性)的影响规律， 在混凝土性能检验与调整时可利用该规律调整砂率以最终满足混凝土的性能。缺点是比较麻烦，且应注意每次试验时原材料取样的代表性、称量的准确性、操作的规范性与一致性，否则，试验结果的重复性和再现性差。2 查表法2.1 查表选择砂率普通混凝土配合比设计规程(JGJ552011)中，已知混凝土的水胶比与石子的最大公称粒径， 可由表 1 查得砂率。 若已知混凝土的水胶比与石子的最大公称粒径在表中没出现时，可用内插法查得砂率。表 1 揭示了水胶比、石子最大公称粒径影响混凝土砂率选择的规律性， 对于实践经验较少的人员， 表 1 具有较好的导向作用。表 1 仅给出了查砂率的两项约束条件(水胶比与石子的最大公称粒径)，理论上，按两项约束条件查得的砂率不会因人而异(取查得砂率区间值的中间值)。但仅按两项约束条件查得的砂率配制混凝土会发现混凝土的性能并非能达到预期的技术经济效果。究其原因，两项约束条件只是影响砂率选择的主要因素，其背后还隐藏着丰富的砂率选择影响因子。对骨料而言，约束条件石子的最大公称粒径只是影响选择砂率的主要因素之一， 砂石骨料的粒形、 表面状态、 级配、 细粉含量、含泥量都影响砂率的选择。砂石骨料的粒形接近球形、少棱角、表面致密光滑、针片状颗粒含量少、 级配良好， 砂率可选表 1 中区间值的下限值或略低于下限值，以获得混凝土的经济性；反之，可取上限值或略高于上限值，以获得混凝土的技术性。水胶比影响砂率的选择，水泥与掺合料的品种、掺合料的掺量、胶凝材料(水泥+掺合料)的整体细度与级配均影响砂率的选择。采用普通水泥或矿渣水泥、掺人具有减水作用的粉煤灰作为掺合料、掺合料的掺量应适当，砂率可靠近区间值的下限值选取。因此，按表 1 选择砂率，还需考虑除列出的两项约束条件以外的其他制约因素， 结合混凝土配合比设计实践经验选取砂率。 表 1 中数值是中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应减少或增加砂率；表 1 适用于坍落度 1060mm 的混凝土。对坍落度大于 60mm 的混凝土，其砂率可通过试验确定，也可在该表的基础上，按坍落度每增大 20mm，砂率增大 1的幅度调整；坍落度小于 10mm 的混凝土，其砂率应经试验确定；采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大；只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。2.2 查表法的优点显然，查表法的优点是直观、明确、简单，可为混凝土初步(理论)配合比设计时提供初选砂率，也可为试验法提供砂率的大致选择范围，以减少试验法选择砂率的盲目性。3 计算法3.1 砂率计算公式的推导“填充包裹原理”是普通混凝土应遵循的原理，其基本含义是石子的空隙由砂填充并使石子的表面有一定厚度的砂层(用砂的拨开系数 k 表示)，砂的空隙由胶凝材料浆填充并使砂的表面有一定