混凝土骨料之碎卵石.docx

砂石骨料是当前混凝土材料研究中的薄弱环节，毋容置疑，砂石骨料的研究是滞后于混凝土研究的。一直以来没有能够建立砂石特性和混凝土性质之间的定量关系，更谈不上“定量化、数值化”。在加上砂石粒形、粗细分布等说不清、道不明的性质，没有适当的方法去度量、评定，其本身也无法界定，造成骨料的研究一直停留在含糊的定性水平。砂石骨料在混凝土中不仅仅是起到骨架作用，其自身的的材质、强度、吸水率、以及不同的形成条件（表面特征）和不同的生产工艺（空隙率、颗粒形状等）都对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性都有较大影响。混凝土中的粗骨料占其体积的60%～80%，把骨料作为一种惰性填充材料来看待确实有些不妥，应该像对待水泥、外加剂那样对待骨料。

混凝土用骨料按照来源不同可以分为人工机制骨料和天然骨料。天然骨一般界面光滑，同配比配制的混凝土工作性优于机制骨料配制的混凝土，但卵石表面光滑，配制C60以上强度等级的混凝土不如机制碎石具有优势。而人工机制骨料由机械破碎获得，界面粗糙、棱角多，同配比配制的混凝土强度高于天然骨料混凝土。

大多数砂石骨料生产企业在经济效益的驱动下“重产量而不重质量”，造成生产设备低廉落后，生产工艺简单，生产出来的砂石针片状颗粒偏多。此外，受价格的诱惑将生产的机制骨料筛分出售，级配缺失严重，如5～20连续级配碎石中，粒径小于9.5mm颗粒含量不足，空隙率常常在45%左右，单级配骨料的空隙率接近50%。质量低劣砂石，造成混凝土砂率增加，用水量、浆体量增加，混凝土的工作性、强度和耐久性也会产生不利的影响.

（一）碎卵石的破碎面比例

随着骨料需求的增加，一些碎石生产厂家把卵石进行破碎成为碎石出售。卵石破碎后界面粗糙度增加，与浆体的粘结能力增加，改善卵石粘结能力差的缺点。但使用卵石破碎成的碎卵石不可避免地存在未被破碎的天然面和破裂形成的破碎面，天然面表面光滑，有时还粘有一些杂质，对骨料与浆体的粘结产生不利的影响。碎卵石的破碎面通过影响骨料与浆体的界面粘结强度来影响混凝土的力学性能，随着破碎面比例的增大，混凝土强度增长逐渐变快。碎卵石破碎面比例的增加造成表面粗糙度增加对配制混凝土的抗压强度产生积极作用，但随着碎卵石破碎面比例的增加，其中针片状颗粒含量也相应增加，空隙率也增大，对配制混凝土的工作性及力学性能产生不利影响。总体来说，破碎面比例的增加对混凝土产生的积极作用大于消极作用，当破碎面比例55%时，这种积极作用更明显，对混凝土力学性能的提高更显著，破碎面比例大于75%，获得满意的强度。

对于碎卵石破碎面比例的测量，目前还没有简单易行的方法，可采用以下步骤简单测试，具体试验步骤如下：

（1）碎卵石按5～10mm、10～16mm、16～20mm三级进行蹄分；

（2）对筛分完的每一级碎卵石，目测每一个石子的破碎面比例，按基本全是破碎面（破碎面比例95%、基本没有破碎面（破碎面比例5%、有一半左右的破碎面（破碎面比例50%左右）三个标准逐个进行分类；

（3）对每一级三个类别的石子，随机挑选25个石子，用锡纸包裹然后。测量锡纸面积最后求平均值的方法，测定每一类石子的破碎面比例。

（二）碎卵石中的针片状颗粒

碎卵石在破碎过程中不可避免地会含有一些针片状颗粒，随着针片状颗粒含量的增加，骨料的压碎指标、空隙率均呈现增大趋势。针片状含量的增加将会对混凝土的工作性和强度产生不利的影响，针状颗粒含量超过15%时，片状颗粒含量超过10%时，其抗压抗拉强度均降低，这种不利影响在高强混凝土中表现更为突出。骨料针片状颗粒的含量越小，混凝土拌合物的黏度越小，且流动性越好。随着不规则颗粒含量的增加，骨料空隙率增加，在浆体用量不变时，包裹润滑作用的浆体减少，骨料颗粒间摩擦力增大，拌合物流动阻力增大，混凝土的坍落度和扩展度均表现下降的趋势，对坍落度而言从含量为5%到10%之间下降最为明显，而扩展度而言从0%到5%下降最为明显。GB／T14685-2011《建设用碎石、卵石》所规定的针、片状颗粒含量按质量百分比分为三个等级：I类为≤5％、II类为≤10％、III类为≤15％。

在浆体用量不变的情况下，骨料针片状含量的增加造成混凝土骨料颗粒间摩擦力增大，为获得满意的工作性必然要适当提高砂率。对混凝土工作性而言，存在最佳的最大骨料粒径、最优针片状含量以及最佳砂率等，随着针片状的增加，最佳砂率也随之变大。砂率的增加造成细骨料含量增加，粗骨料用量降低，粗骨料颗粒间分布距离增大，在自重力及振捣外力作用下，混凝土中骨料容易出现分布不均，严重时表层全部是浆体无石子的分层现象。混凝土粗骨料与砂浆刚度的差异，当混凝土受外力作用或产生某种变形时，内部会产生次应力场，这种次应力场在粗骨料与砂浆之间重新进行应力分配，造成混凝土内部收缩差异，增大形成裂缝的几率。选用针片状含量小的碎卵石，可以降低骨料分布不均的风险