混凝土砂率变化对混凝土性能的影响…….docx

在混凝土配合比设计和生产过程中常常通过简单的加减砂石用量就可以改变拌合物的状态，调整砂石用量也是对混凝土状态不满意时常采用的手段。混凝土技术人员加砂减少石子(或者减砂增加石子)常常被看做十分简单，甚至认为没什么技术含量，以至于在实践中，调度或者其他工作人员直接指令操作员调整两者比例。其实，砂石比例的调整并不是十分简单的事，其中也含有一些道理。今天就试着说明一下砂率变化对混凝土的影响，不足之处欢迎指正。(一)砂率对混凝土工作性的影响砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总量的百分率。砂率是十分重要的配合比参数之一，首先砂率也是影响混凝土工作性的主要参数。在混凝土体系中，水和胶凝材料组成的浆体首先填充骨料间的空隙，多余的浆体才能包裹在骨料表面起润滑作用增加混凝土拌合物的流动性。在浆体一定的情况下，砂率的变化可以使骨料空隙的变小，形成足够多的浆体包裹在骨料的表面，使骨料表面浆体增加，改善混凝土拌合物的流动性。但砂率的改变同样也影响到骨料总的比表面积，在浆体一定的条件下，骨料总的比表面积增加，造成包裹在骨料表面降低厚度的减小，骨料间摩擦力增加，混凝土工作性降低。这两方面相互联系，相互影响，又不可分割，砂率的变动对这两方面的影响同时进行。在混凝土体系的浆体不变的条件下，只有细骨料砂充分填充粗骨料间的空隙，使混合骨料具有较低的空隙率，才会有较多的浆体包裹在骨料的表面。因此，砂率所产生的填充效应可以看作是这对矛盾的主要方面，砂率表动引起的比表面积的改变是矛盾的次要方面。在调整砂率时，应把握矛盾的主要方面，但也不能忽视矛盾的次要方面，注意砂率这一量的调整引起质变。可以看出，砂率的变化既具有改变骨料的空隙的填充效应，又具有改变骨料比表面积的作用，在混凝土浆体一定的情况下，存在最佳砂率使混凝土的粘聚性和流动性最优。(1)随着砂率的增加，粗骨料的用量减小，粗骨料总的空隙降低。一般来说，在粗骨料的空隙率不变的情况下，粗骨料空隙的大小与粗骨料用量有关，粗骨料用量越大，粗骨料间的空隙也越大，需要填充的砂浆体积也就越多，反之亦然。混凝土拌合物中浆体填充骨料空隙后包裹在骨料表面的厚度对骨料表面的摩擦力影响很大，骨料表面浆体厚度增加，骨料颗粒间距离小，更利于流动。(2)砂率变化引起骨料总体级配变化，造成骨料总体的空隙率发生改变。在混凝土拌合物中，粗骨料的空隙用砂来填充，随着砂率的增大，粒径较小的砂开始更容易填充粗骨料间的空隙。随着砂的总数量越来越大，粗骨料间空隙填充越来越密实，直至达到最小值，即砂石混合骨料空隙率也越来越小。但当砂率增大到某一数值时，粗骨料的空隙达到最小值，再增加砂率，过多的砂会“挤开”粗骨料，造骨料总的成空隙增加，进而填充骨料空隙所需浆体增加，在浆体不变时，骨料表面浆体厚度变薄，骨料间摩擦力增加，混凝土拌合物变得干涩，流动性降低。由此可见，混凝土中粗细混合骨料的空隙率随着砂率的增加先减小后增大，存在一个值使的空隙率最小，生产时要努力控制砂率在最佳砂率附近。（3）砂率的变动会引起骨料的总比表面积发生变化。一般来说，生产普通混凝土所用的粗细骨料的表观密实相差不大，砂的平均粒径小于粗骨料的平均粒径，使得细骨料的表面积大于粗骨料的表面积。即在质量相同的情况下，砂的颗粒数量远远大于粗骨料颗粒的数量，砂的比表面积要大于粗骨料的比表面积。在混凝土拌合物中，随着砂率的增加，骨料总的比表面积也随之增加增加。在混凝土体系中，水和胶凝材料组成的浆体包裹在骨料的表面起润滑作用，骨料的比表面积越小，包裹在表面的浆体越厚，骨料间的摩擦力越小，混凝土的工作性也越好，反之亦然。（二）砂率变化对混凝土强度的影响混凝土水胶比相同且外加剂掺量一定的情况下，砂率对混凝土拌的强度具有一定的影响，随着砂率的增加，混凝土强度变化总趋势先增大后减小。存在一个最佳砂率范围。究其原因是砂率通过影响混凝土的空隙率和密实度来影响抗压强度的，当砂率小于最佳砂率时，混凝土拌合物密实程度低，没有充分填充空隙，而强度低。随着砂率增加，混凝土拌合物密实程度增加，从而强度升高。但随着砂率进一步增加，砂的总表面积增加，混凝土中水泥浆与砂的粘结界面增加，而界面是低等级混凝土的薄弱环节,从而出现了混凝土强度降低的趋势。从另一方面来说，砂率增加则代表碎石占有比例在不断降低，粗骨料降低，骨料的骨架效应减弱，而界面又属于薄弱环节，从而强度降低。从试配结果来看，无论是粗砂、中砂、还是细砂，混凝土均是同样呈现出随砂率增加，混凝土抗压强度呈现先升高后降低的趋势。(三)砂率变化对混凝土早期开裂的影响随着砂率的增加，混凝土最大裂缝宽度逐渐增大，混凝土初始开裂时间先增大后减小，平均裂缝面积先减小后增大、单位面积上的总开裂面积先减小后增大；当砂率为最佳砂率时，初始开裂时间最晚、平均裂缝面积最小、单位面积上的总开裂面积最小。这是因为在骨料总量一定的前提下，当砂率较低时，即粗骨料用量较高时，相对较低的细骨料不足以填充较高的粗骨料空隙，混凝土拌合物的工作性较差，易产生离析泌水，混凝土表面的水分蒸发速率较快，蒸发量亦较高，混凝土内部相对湿度快速降低，毛细管负压增大，超过混凝土抗拉强度时，便会产生开裂，因此，表现为混凝土初始开裂时间较早，裂缝的面积以及单位面积上混凝土的总开裂面积均较大。随着砂率的增加，混凝土粘聚性保水性均有所改善，混凝土的抗裂性也增强。当砂率过大时，骨料总比表面积增大，浆体量不足以满足和易性要求，对混凝土的早期抗裂性亦会产生不利影响。(四)砂率变化对混凝土耐久性的影响砂率看似与混凝土耐久性之间并没有直接的关系，但大量试验证明，砂率选择过大或过小，均会造成混凝土拌合物流动性降低，一方面混凝土不易拌合均匀，另一方面，使混凝土在浇筑过程中，不易被振捣密实，混凝土浇筑后在其内部和模板的内侧容易形成蜂窝和空洞，表面也易形成麻面。从而增大了硬化混凝土内部的孔隙率，以及砂率过小可能导致出现的泌水通道，进一步增大了混凝土内部连通孔隙的数量，从而使得混凝土抗渗性严重降低。如果砂率选择适宜，在一定程度上可提高混凝土的密实性和抗渗性，就可抵抗外部侵蚀性介质的破坏作用，有效降低侵蚀的程度和延缓侵蚀的发展速度。