混凝土砂率變化對(duì)混凝土性能的影響……

在混凝土配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中常常通過簡單的加減砂石用量就可以改變拌合物的狀態(tài)，調(diào)整砂石用量也是對(duì)混凝土狀態(tài)不滿意時(shí)常采用的手段?；炷良夹g(shù)人員加砂減少石子（或者減砂增加石子）常常被看做十分簡單，甚至認(rèn)為沒什么技術(shù)含量，以至于在實(shí)踐中，調(diào)度或者其他工作人員直接指令操作員調(diào)整兩者比例。其實(shí)，砂石比例的調(diào)整并不是十分簡單的事，其中也含有一些道理。今天就試著說明一下砂率變化對(duì)混凝土的影響，不足之處歡迎指正。（一）砂率對(duì)混凝土工作性的影響砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量占砂、石總量的百分率。砂率是十分重要的配合比參數(shù)之一，首先砂率也是影響混凝土工作性的主要參數(shù)。在混凝土體系中，水和膠凝材料組成的漿體首先填充骨料間的空隙，多余的漿體才能包裹在骨料表面起潤滑作用增加混凝土拌合物的流動(dòng)性。在漿體一定的情況下，砂率的變化可以使骨料空隙的變小，形成足夠多的漿體包裹在骨料的表面，使骨料表面漿體增加，改善混凝土拌合物的流動(dòng)性。但砂率的改變同樣也影響到骨料總的比表面積，在漿體一定的條件下，骨料總的比表面積增加，造成包裹在骨料表面降低厚度的減小，骨料間摩擦力增加，混凝土工作性降低。這兩方面相互聯(lián)系，相互影響，又不可分割，砂率的變動(dòng)對(duì)這兩方面的影響同時(shí)進(jìn)行。在混凝土體系的漿體不變的條件下，只有細(xì)骨料砂充分填充粗骨料間的空隙，使混合骨料具有較低的空隙率，才會(huì)有較多的漿體包裹在骨料的表面。因此，砂率所產(chǎn)生的填充效應(yīng)可以看作是這對(duì)矛盾的主要方面，砂率表動(dòng)引起的比表面積的改變是矛盾的次要方面。在調(diào)整砂率時(shí)，應(yīng)把握矛盾的主要方面，但也不能忽視矛盾的次要方面，注意砂率這一量的調(diào)整引起質(zhì)變?？梢钥闯?，砂率的變化既具有改變骨料的空隙的填充效應(yīng)，又具有改變骨料比表面積的作用，在混凝土漿體一定的情況下，存在最佳砂率使混凝土的粘聚性和流動(dòng)性最優(yōu)。（1）隨著砂率的增加，粗骨料的用量減小，粗骨料總的空隙降低。一般來說，在粗骨料的空隙率不變的情況下，粗骨料空隙的大小與粗骨料用量有關(guān)，粗骨料用量越大，粗骨料間的空隙也越大，需要填充的砂漿體積也就越多，反之亦然?；炷涟韬衔镏袧{體填充骨料空隙后包裹在骨料表面的厚度對(duì)骨料表面的摩擦力影響很大，骨料表面漿體厚度增加，骨料顆粒間距離小，更利于流動(dòng)。（2）砂率變化引起骨料總體級(jí)配變化，造成骨料總體的空隙率發(fā)生改變。在混凝土拌合物中，粗骨料的空隙用砂來填充，隨著砂率的增大，粒徑較小的砂開始更容易填充粗骨料間的空隙。隨著砂的總數(shù)量越來越大，粗骨料間空隙填充越來越密實(shí)，直至達(dá)到最小值，即砂石混合骨料空隙率也越來越小。但當(dāng)砂率增大到某一數(shù)值時(shí)，粗骨料的空隙達(dá)到最小值，再增加砂率，過多的砂會(huì)“擠開”粗骨料，造骨料總的成空隙增加，進(jìn)而填充骨料空隙所需漿體增加，在漿體不變時(shí)，骨料表面漿體厚度變薄，骨料間摩擦力增加，混凝土拌合物變得干澀，流動(dòng)性降低。由此可見，混凝土中粗細(xì)混合骨料的空隙率隨著砂率的增加先減小后增大，存在一個(gè)值使的空隙率最小，生產(chǎn)時(shí)要努力控制砂率在最佳砂率附近。（3）砂率的變動(dòng)會(huì)引起骨料的總比表面積發(fā)生變化。一般來說，生產(chǎn)普通混凝土所用的粗細(xì)骨料的表觀密實(shí)相差不大，砂的平均粒徑小于粗骨料的平均粒徑，使得細(xì)骨料的表面積大于粗骨料的表面積。即在質(zhì)量相同的情況下，砂的顆粒數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粗骨料顆粒的數(shù)量，砂的比表面積要大于粗骨料的比表面積。在混凝土拌合物中，隨著砂率的增加，骨料總的比表面積也隨之增加增加。在混凝土體系中，水和膠凝材料組成的漿體包裹在骨料的表面起潤滑作用，骨料的比表面積越小，包裹在表面的漿體越厚，骨料間的摩擦力越小，混凝土的工作性也越好，反之亦然。（二）砂率變化對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響混凝土水膠比相同且外加劑摻量一定的情況下，砂率對(duì)混凝土拌的強(qiáng)度具有一定的影響，隨著砂率的增加，混凝土強(qiáng)度變化總趨勢(shì)先增大后減小。存在一個(gè)最佳砂率范圍。究其原因是砂率通過影響混凝土的空隙率和密實(shí)度來影響抗壓強(qiáng)度的，當(dāng)砂率小于最佳砂率時(shí)，混凝土拌合物密實(shí)程度低，沒有充分填充空隙，而強(qiáng)度低。隨著砂率增加，混凝土拌合物密實(shí)程度增加，從而強(qiáng)度升高。但隨著砂率進(jìn)一步增加，砂的總表面積增加，混凝土中水泥漿與砂的粘結(jié)界面增加，而界面是低等級(jí)混凝土的薄弱環(huán)節(jié)，從而出現(xiàn)了混凝土強(qiáng)度降低的趨勢(shì)。從另一方面來說，砂率增加則代表碎石占有比例在不斷降低，粗骨料降低，骨料的骨架效應(yīng)減弱，而界面又屬于薄弱環(huán)節(jié)，從而強(qiáng)度降低。從試配結(jié)果來看，無論是粗砂、中砂、還是細(xì)砂，混凝土均是同樣呈現(xiàn)出隨砂率增加，混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。（三）砂率變化對(duì)混凝土早期開裂的影響隨著砂率的增加，混凝土最大裂縫寬度逐漸增大，混凝土初始開裂時(shí)間先增大后減小，平均裂縫面積先減小后增大、單位面積上的總開裂面積先減小后增大；當(dāng)砂率為最佳砂率時(shí)，初始開裂時(shí)間最晚、平均裂縫面積最小、單位面積上的總開裂面積最小。這是因?yàn)樵诠橇峡偭恳欢ǖ那疤嵯?，?dāng)砂率較低時(shí)，即粗骨料用量較高時(shí)，相對(duì)較低的細(xì)骨料不足以填充較高的粗骨料空隙，混凝土拌合物的工作性較差，易產(chǎn)生離析泌水，混凝土表面的水分蒸發(fā)速率較快，蒸發(fā)量亦較高，混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度快速降低，毛細(xì)管負(fù)壓增大，超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生開裂，因此，表現(xiàn)為混凝土初始開裂時(shí)間較早，裂縫的面積以及單位面積上混凝土的總開裂面積均較大。隨著砂率的增加，混凝土粘聚性保水性均有所改善，混凝土的抗裂性也增強(qiáng)。當(dāng)砂率過大時(shí)，骨料總比表面積增大，漿體量不足以滿足和易性要求，對(duì)混凝土的早期抗裂性亦會(huì)產(chǎn)生不利影響。（四）砂率變化對(duì)混凝土耐久性的影響砂率看似與混凝土耐久性之間并沒有直接的關(guān)系，但大量試驗(yàn)證明，砂率選擇過大或過小，均會(huì)造成混凝土拌合物流動(dòng)性降低，一方面混凝土不易拌合均勻，另一方面，使混凝土在澆筑過程中，不易被振搗密實(shí)，混凝土澆筑后在其內(nèi)部和模板的內(nèi)側(cè)容易形成蜂窩和空洞，表面也易形成麻面。從而增大了硬化混凝土