砂石骨料级配解析：级配理论、配制方法及对孔隙率（lǜ）影响等（děng）！

骨料级配是什么？

骨料中各种大小不同的颗粒之间的数量比例，称为骨料的级配。骨料的级配如果选择不当（dāng），以至骨料的比表面（miàn）积、空隙率（lǜ）过大，则需要更多的水泥浆，才能使混凝（níng）土获得的流动性（xìng），才能填充骨料间的（de）空隙。而且，骨料的级配对硬化混凝土的性能也有很大的影响，如强度、耐久性等（děng）。如果骨料级配不合理，有时即使多加水泥，硬化混凝（níng）土（tǔ）的性能也会受到的（de）影响，因此骨料（liào）级配（pèi）对于获得高质量（liàng）、低成本的混凝土重要。

骨料颗粒大小常用筛分，JGJ 52-2006对筛系（xì）的（de）规格和质量有明确的规定。骨料的级配采用各筛上的筛余量（liàng）按质（zhì）量百分率表示，其（qí）筛分结构可以（yǐ）绘制成筛分曲线，也（yě）称级（jí）配曲线。

骨（gǔ）料级配对空隙率的影响？

骨料级配、骨料大粒径和小粒径等因素对混凝（níng）土的水泥用（yòng）量和需水量都有很大影响，同时还对混凝土的和易性、可泵性、经济性、孔（kǒng）隙率、收缩性和耐久性产生（shēng）显著影响。

骨料的级配对空隙率的影（yǐng）响从下图的实验中可以看（kàn）出（chū）。个（gè）烧杯中是（shì）单配的粒径较大的骨料，个烧杯中是单配的（de）粒径较小的骨料，第三个烧杯中是这两种骨料按1:1混合（体积比）的混合（hé）骨料。然后向（xiàng）这三个烧杯中注入水，前两个烧杯可注入的水量完（wán）相同，说明骨料间的空隙的体积是相同的，与骨料的粒径没有关系。而第（dì）三个烧杯可注入的水量减（jiǎn）少，说明这两种骨料（liào）混合后，骨料间空隙的体积减（jiǎn）小，也（yě）就是说空隙率显著（zhe）下降。如果将更多不同粒径的骨料混合（hé）在一起，其空隙率会进（jìn）一步下降。而混凝土中水泥浆的用量与骨（gǔ）料空隙率成正比。

在实际工程中，水泥浆的用量（liàng）往往大于骨料间（jiān）空隙的体积。如下图所示，上图中骨料彼此相接触，下图表示骨料分布在水泥浆中的情况，骨（gǔ）料彼此不（bú）再接触，因此空隙体积变大（dà），也就（jiù）是水泥浆的用量增大，只有（yǒu）这样，混凝土才具有良好（hǎo）的和易性（xìng）。

骨料级配理论有哪些？

良好（hǎo）的骨料级配要满（mǎn）足以下基本要求：

➤ 骨料的（de）空（kōng）隙率小，可以减少水泥浆用量，配出性能（néng）好的混凝土。

➤ 骨料混合物具（jù）有适当小的表面积，从（cóng）而节省水泥，工（gōng）作（zuò）性能。

➤ 尽可能（néng）采用（yòng）大数量（liàng）的大粒（lì）径骨料，这样可以（yǐ）大大提高密实度，减少表面积。大粒径骨料越多（duō），骨架作用越强。

目前常用的级配理论有两种，连续级配和间断级配。

一、连续级配理论

连续级配的特征（zhēng）是粗细骨（gǔ）料各分级粒度俱，相邻两级粒径比为2。

主张连（lián）续级配的认为，一个良好的连续（xù）级配是按照的粒径比及其含量形成（chéng）一个连续的级配曲线。如在实际配合混凝土时，骨料各（gè）级含量符合或接近此理论（lùn）曲线，所配的混凝土具有良好（hǎo）的工（gōng）作度（dù）和大密实度。

二、间断级配理论（lùn）

为了得到小（xiǎo）空隙率，相邻两（liǎng）级骨料（liào）粒度比要比较大，才能使大颗粒靠近，大颗粒数量（liàng）多。有试（shì）验证（zhèng）明，但粒（lì）度比为8:1时，采用2—3级的间断级配，就可能达到优的空隙率。试验还指出，间（jiān）断级（jí）配大骨料用量远（yuǎn）远大于连续（xù）级配大骨料的用量，在（zài）达到同样的空隙率时，间断级配的表面积较小。上述两种级配理论（lùn）的前提是，认为硬化（huà）后混凝土的结构及其骨料的（de）空间关系（xì），与（yǔ）硬（yìng）化前干混合（hé）物颗粒排列状态相（xiàng）对应（yīng）。只有在此前提下，骨料的理想级配才有意义。

但（dàn）实际（jì）情况是，混凝土是通（tōng）过的工艺措（cuò）施才能使之密实成型，因此骨料（liào）的实际分布状态受混凝土（tǔ）拌合物（wù）流动性及外力作用条件的影响，不能保持理（lǐ）想（xiǎng）位置，是混凝土干硬时，其紧密程度与理想状态有较大出入。

其实（shí），上（shàng）述两个级配理论都是要骨料的空隙率和表（biǎo）面积，从而提高大颗粒的使用量。在这方面，间断（duàn）级配的优（yōu）越性显然更显著些。间断级配的优点（diǎn）是空隙率小，表面积小，骨料的（de）骨架作用较显著，从而能节省水泥，提高混凝（níng）土的性能。

骨料如何配？

骨（gǔ）料组（zǔ）合（hé）结构有悬浮密实结构、骨（gǔ）架密实（shí）结构、骨架空隙结构三类（分别对应（yīng）的是岩石中的基底胶结、孔隙（xì）胶结、接触胶结）。不同的混凝土对骨架的结构要求各有不同。

对于泵送的（de）混凝土而言，需要（yào）的是相对密实而易于流动（dòng）的悬（xuán）浮密实结构骨料组合（hé）,对于干硬性和塑性（xìng）混凝（níng）土则需要密实结构的骨料组合，对于透水混凝土则需要骨架空隙（xì）结构。 

一（yī）种（zhǒng）的骨料其（qí）级配是（shì）的连续粒（lì）级或者（zhě）单一粒级。生产所需要的骨料是以这已有（yǒu）的（的）骨（gǔ）料去合成一个具有新级配的骨料组合。其方法（fǎ）有：

➤ 按不同的比例组合骨料，分别测定其容重，取较密实者。一般是（shì）先分别（bié）各种砂、石的比例，然后按经验（yàn）或者（zhě）其他方法砂（shā）率。也就是结果是（shì）密实的，但（dàn）是否适合配制泵送混凝土，是不的。对于（yú）2种砂或石的合（hé）成比较方便，如果（guǒ）有3种以上，那试验会比较烦（fán）杂。那就需要先合成其的2种，然后将这作为赝（yàn）颗粒与第3种再去（qù）合成（chéng）。

➤ 直接以筛分结果，按连续级配的曲线试（shì）算（suàn）求解。按不同的比例组合骨料，分别（bié）试算其各档料（liào）的筛余是否符合（hé）连续级配。与方法1一样，石、砂先分别按规范中的级配范围配好，再去选择砂率。

➤ 按上一档（较大粒径）的空隙率下一档（较小粒径）的用量。也是先各种石的（de）比（bǐ）例，然后砂（shā）率。比如以“干砂浆”体积填充石子空隙以及其他的“正填法”、“逆填法”。

➤ 骨料密（mì）实级配，富勒理想级（jí）配的曲线公式：P=A+（100-A）* 式中  P—通过某一筛孔的颗粒百分数%A—系数，随混凝土（tǔ）的坍落度而变，查下表d—某一筛的筛孔宽或直径mmD—骨料的（de）大粒（lì）径mm由（yóu）上（shàng）式计算出来的（de）各级颗粒百分数（shù），可作为密实（shí）级配的参考（kǎo），在此基（jī）础上作适当调（diào）整，求出骨料容重大的级配，即为密实级配。

➤ 按间（jiān）断级配间断级配是人为的剔去骨料中的某些中间级，在颗粒配合时（shí）故意造成颗（kē）粒尺（chǐ）寸的间（jiān）断，也（yě）就了较（jiào）小颗粒的契（qì）塞和支撑作（zuò）用（yòng）所造成的空隙，使骨料的空隙率达到小。间断级配的颗（kē）粒组成不能用筛分曲线图来表（biǎo）示。间（jiān）断级配的优点是空隙率小，比连续级配的密实度高。

间断级（jí）配的各档集料（liào）组（zǔ）合之间关系，以D1、D2、D3、D4表示各档颗粒粒径的上限，d1、d2、d3、d4为其下限，则（zé）：档组合（hé） D1/d1=1.5档组合（hé） D2/d2=1.5—2第三档组（zǔ）合 D3/d3=2第四档组（zǔ）合 D4/d4=2至于D1、D2、D3、D4之间的关系，卵石：D2/D1=1/8，D3/D2=1/6—1/8，D4/D3=1/6；碎石：D2/D1=1/10，D3/D2=1/8—1/10，D4/D3=1/8。

一般（bān）情况下只要采用两（liǎng）档级配，很少采用（yòng）四档级（jí）配（pèi），因（yīn）为用档组合的集（jí）料填充档组（zǔ）合的集料，其填满程度（dù）就可以达到95%。

骨（gǔ）料中断后，下和上颗粒平均尺寸的比值一般采用1：4—1：6之间。在一般工业与民用建筑上，以采用两级中（zhōng）断为宜。如大粒径为40mm，其分级可为5—10mm，20—40mm。在大体积（如水工）中，可采用三级中断。如大粒径为250mm，其分级可为5—10mm，25—50mm，150—250mm。当大粒径小于25mm时，因空隙率的减少不显著，不宜采用。以上5种方法可以配出密实的（de）组合，却不（bú）能流动性。

➤ 基于连续（xù）级配的砂石统一（yī）曲（qǔ）线基于砂、石都是骨料，只不过是颗粒粗、细的区别和（hé）石、砂分（fèn）别配在二者的粒径交界（jiè）处会有很大的“撞车” 可（kě）能，应该将砂（shā）、石统一考虑，以简化、优化合成骨料级配的方法。以FULLER大（dà）密度曲线理论为基础, 参考（kǎo）混凝土泵送规范的佳级配线和适宜泵级配区、骨料组成对强度的影响（xiǎng）、个别孔径颗粒对泵送的影（yǐng）响（如0.315等）对曲（qǔ）线（xiàn）作的修正,形成砂石统一曲线。

曲线（略（luè））经过与几个区域（yù）的实际应用配比对（duì）比： 仅仅（jǐn）是死板的按曲线计算得出的结果与实际使用的配比相差不大（dà）（实际应用时不是（shì）仅仅考虑流动性好，而是成本）；对存在问题的配（pèi）比也可以比较直观的发现问题（tí）所在；无论是砂、机制砂（shā）还是（shì）石屑都一样适用。