按照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 52—2006)要求，單粒級(jí)宜用于組合成滿足要求的連續(xù)粒級(jí)；也可與連續(xù)粒級(jí)混合使用，以改善其級(jí)配或配成較大粒度的連續(xù)粒級(jí)。但實(shí)際工程中配合比設(shè)計(jì)和施工，大部分都按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)摻配比例進(jìn)行組配，沒有進(jìn)行分析驗(yàn)證試驗(yàn)其達(dá)到最佳級(jí)配范圍。碎石或卵石的顆粒級(jí)配范圍列表1。
為了最大限度滿足粗骨料達(dá)到最佳級(jí)配要求，筆者通過長(zhǎng)期試驗(yàn)工作的實(shí)踐，推導(dǎo)并總結(jié)出混凝土用粗骨料采用兩種粒級(jí)(或多種粒級(jí))組合成連續(xù)粒級(jí)的試驗(yàn)分析和計(jì)算方法，其計(jì)算公式為：
Ai = A1 × a％ + A2 × (100 - a)
式中：Ai ——混合連續(xù)粒級(jí)；
A1 ——第1種粒級(jí)的累計(jì)篩余；
A2 ——第2種粒級(jí)的累計(jì)篩余；
a ——粗骨料在該粒級(jí)所占百分比。
在混凝土工程中，一般都用兩種粒級(jí)(或稱二級(jí)配)組合成連續(xù)粒級(jí)；用3種及以上粒級(jí)組合成連續(xù)級(jí)配較少，這類粒級(jí)主要用于瀝青混凝土工程等。
例如：將5～10與16～31.5兩粒級(jí)混合成為常用的5～31.5的連續(xù)粒級(jí)，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(jì)算實(shí)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(jì)算。
(1) Ai (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) Ai (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=A1×20％+A2×80％
= 0×0.2+64×0.8=51
A31.5=A1×20％+A2×80％
= 0×0.2+7×0.8=6
(3) Ai (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) Ai(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(lái)的計(jì)算結(jié)果與表1對(duì)照，只有(3)組合成的粒級(jí)能達(dá)到連續(xù)粒級(jí)要求，但這是不是達(dá)到了唯一的連續(xù)級(jí)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(jì)算，可知(5)的計(jì)算結(jié)果也能滿足連續(xù)級(jí)配要求。
(5)Ai(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(jí)都能符合連續(xù)級(jí)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(jí)級(jí)配最好。在實(shí)際工作中，大部分對(duì)粗骨料粒級(jí)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(lái)的粗骨料基本達(dá)不到最佳粒級(jí)級(jí)配要求，用估算的方法與篩分析計(jì)算方法相比較，其空隙率比篩分析計(jì)算方法大2％左右，因此，要得到較好的級(jí)配，必須先對(duì)粗骨料各粒級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確地篩分析，根據(jù)各粒級(jí)的顆粒含量進(jìn)行計(jì)算，然后按照計(jì)算結(jié)果得出的摻配比例再進(jìn)行組合篩分驗(yàn)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(jì)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(jì)算結(jié)果和實(shí)際篩分是相符的。
3 粗骨料不同顆粒粒級(jí)的組成對(duì)混凝土質(zhì)量的影響
不同粒級(jí)組成對(duì)混凝土質(zhì)量的影響是不同的，按第2章計(jì)算實(shí)例的5種摻配出來(lái)的粗骨料，配制成混凝土檢驗(yàn)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(wú)論從顆粒篩分結(jié)果還是混凝土物理性能檢驗(yàn)，第(3)組的摻配比例是最合理的，因此，粗骨料級(jí)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(jí)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(duì)要少，混凝土的力學(xué)性能和耐久性能就會(huì)得到提高。筆者按上述方法已經(jīng)在渝懷鐵路、宜萬(wàn)鐵路、石太客專、哈齊客專近400萬(wàn)m3混凝土(其中300萬(wàn)m3為高性能混凝土)工程中應(yīng)用效果顯著。
4 結(jié)束語(yǔ)
但實(shí)際工程中配合比設(shè)計(jì)和施工，大部分都按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)粗骨料粒級(jí)摻配比例進(jìn)行組配，沒有進(jìn)行分析驗(yàn)證試驗(yàn)其達(dá)到最佳級(jí)配范圍，由于混凝土理論配合比的粗骨料粒級(jí)級(jí)配與施工現(xiàn)場(chǎng)粗骨料粒級(jí)級(jí)配有一定的差異，需要試驗(yàn)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粗骨料的顆粒級(jí)配隋況進(jìn)行認(rèn)真分析，計(jì)算驗(yàn)證后得出最佳摻配比例，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(lái)的混凝土，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都比較好，因?yàn)榇止橇献罴褤脚浔鹊谋缺砻娣e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(lái)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(guó)的混凝土工程都能將粗骨料顆粒粒級(jí)進(jìn)行精確配制，假設(shè)全國(guó)每年使用5億m3混凝土，則節(jié)約水泥250萬(wàn)t，節(jié)約資金上億元，而且少開采礦石，對(duì)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(jí)的影響是不能忽視的，它對(duì)社會(huì)、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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S]
