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混凝土配合比参数——砂率

发布时间：

2022-07-08 11:05

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砂率是指单位混凝土拌合物中砂子的质量与砂、石总质量的百分率。砂子的作用是填充石子间的空隙，用砂浆包裹在石子的外表面以减少石子间的摩擦，使混凝土具有一定的流动性。砂率的变动会使石子间的空隙率和总表面积有显著的变化，因而对混凝土拌合物的工作性产生较大的影响。砂率过大，石子间的空隙率和总表面积都会增大，在水泥浆用量不变的情况下，相对的水泥浆少了，拌合物的流动性降低；若砂率过小，又不能保证石子之间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，并严重影响其粘聚性和保水性易造成流浆和离析现象。简言之，合理砂率可以在浆体量不变的条件下，混凝土拌合物获得较高的流动性。

（一）调整砂率对混凝土拌合物的作用

（1）砂率对密实填充作用

砂与浆体组成的砂浆填充在粗骨料的空隙内，形成混凝土拌合物的一个级配链节。随着砂率由小到大的变化，混凝土拌会依次形成骨架空隙结构、骨架密实结构、骨架悬浮结构、悬浮密实结构，悬浮密实结构是大体积混凝土的基本结构。

（2）保水粘聚作用

砂颗粒比表面积较粗骨料大，随着砂率的增加，细颗粒变多，比表面积增大，吸附在骨料表面的水分增多，起到良好的保水作用。此外，砂率增加使砂浆中的砂含量增多，在用水量不变的情况下，砂浆稠度增加，保水性能提高。

（3）流动润滑作用

浆体与砂组成的砂浆填充于粗骨料颗粒间的空隙，并包裹在粗骨料表面起润滑作用，减小粗骨料颗粒间的摩擦力，增加混凝土拌合物的流动性。当砂率偏小时，过少的砂与浆体组成的砂浆不足以包裹粗骨料表面，无法发挥所需的润滑作用。随着砂率的增加，粗骨料周围包裹的砂浆膜适中，所产生的润滑作用显著，可以提高拌合物的流动度。当砂率过大时，在浆体量固定不变的条件下，细骨料的总表面积增大，浆体数量相对减少，会削弱浆体所产生的润滑作用导致混凝土拌合物流动性降低。

（二）合理砂率

在水胶比，胶凝材料用量一定时，砂率总存在一个最佳值，即在该砂率值时，混凝土工作性相对最佳。混凝土最佳砂率应结合原材料和所配制的混凝土情况，依据试验确定，不能生搬硬套。

（1）石子最大粒径越大，最佳砂率越小；

（2）粒径相同的情况下，碎石的最佳砂率较卵石的大；

（3）砂细度模数越大，最佳砂率越大，砂细度模数越小，砂率越小；

（4）在工作性相同的情况下，浆体越大，砂率越小；

（5）石子的空隙率越小，最佳砂率也越小。连续级配的碎石的最佳砂率比单粒级石子的砂率小约2%；

（6）混凝土坍落度越大，砂率越大，坍落度变化20mm，砂率相应变化1%，用水量约多5kg左右。

（三）混凝土中粗骨料用量

粗骨料在混凝土中起到骨架作用，增加粗骨料用量，可以提高混凝土体积稳定性。粗骨料的最大粒径越大、粒形与级配越好、空隙率越小，填充空隙的砂浆越少，粗骨料用量就越大；砂细度模数大，砂的平均粒径粗，填充到粗骨料的空隙之间，挤开粗骨料的程度大，填充的砂浆体积增大，粗骨料的用量相应降低，砂细度模数小，对粗骨料的空隙的影响较小，粗骨料的用量增加。美国标准《常规、重量级和大体积混凝土选择比例的惯例》ACI211.1-91（2002年再次核准）体现了上述论述,见表1。

表1 砂细度模数不同时，每方混凝土中粗骨料的体积用量

粗骨料粒径（mm）/砂细度模数	2.4	2.6	2.8	3.0
10	0.50	0.48	0.46	0.44
12.5	0.59	0.57	0.55	0.53
20	0.66	0.64	0.62	0.60
25	0.71	0.69	0.67	0.65
40	0.76	0.74	0.72	0.70
50	0.78	0.76	0.74	0.72
75	0.82	0.80	0.78	0.76
150	0.87	0.85	0.83	0.81
注：	①干燥捣实体积；②对于工作性要求低的混凝土，如路面，相应的数值可以增加10%；③对于大流动性或自密实混凝土，相应的数值可以降低10%。

由表1查得粗骨料捣实的堆积体积后，乘以粗骨料的捣实堆积密度，就可以得到1m³混凝土的粗骨料用量。但粗骨料的捣实密度与捣实程度有关，捣实程度很难统一，粗骨料的捣实堆积密度很难保持一致。尽管如此，可以利用砂的细度模数与粗骨料用量之间的关系，调整两者的用量比例，使混凝土获得良好的工作性。

如果把混凝土看成有粗骨料和砂浆两部分构成，粗骨料间的空隙有砂浆填充，砂浆体积与粗骨料的体积是此消彼长的关系，浆体的用量大，粗骨料的用量就小。如果砂浆刚好填满粗骨料的空隙，则混凝土没有流动性，即坍落度为0mm。为了使混凝土具有流动性，砂浆填充粗骨料的空隙并有一定的富余，多余的砂浆包裹在粗骨料的表面起润滑作用，这样，在粗骨料重力的作用下才具有运动的能力。砂浆的富余系数越大，混凝土的坍落度越大，砂浆的体积也越大，粗骨料的体积相对较小。当砂的细度模数与粗骨料的最大粒径相同时，粗骨料的单方用量与混凝土坍落度有关，粗骨料单方用量的参考值见表2。砂的细度模数变化0.1，粗骨料相应用量变化1%。

表2 不同坍落度的混凝土中粗骨料单方用量范围

混凝土坍落度（mm）	粗骨料单方用量/m³
180	0.60~0.64
210	0.59~0.63
230	0.58~0.62
注：	粗骨料最大粒径为20mm，砂的细度模数增加0.1，粗骨料用量减少1%