基本介紹
- 中文名：骨材標準級配
- 外文名：Aggregate standard grading
- 材料：骨材
- 定義：骨料大小顆粒互相搭配的比例關係
- 表示：規定尺寸篩子的顆粒的重量百分率
- 學科：土木工程
混凝土骨料級配理論,細骨料的級配,粗骨料的級配,實驗,結果說明及意義,
混凝土骨料級配理論
混凝土骨料是混凝土的重要組成部分，在混凝土中起骨架和填充的作用。通常分為細骨料和粗骨料兩類。在混凝土中一般將粒徑在0.155～5mm之間的稱為細骨料；將粒徑大於5mm的稱為粗骨料。粗骨料按種類分為卵石、碎石、破碎卵石、卵石和碎石的拌合物。按粒徑分為小石（5~20mm）、中石（20～40mm）、大石（40～80mm）、特大石（80～150mm），它們依次稱為一、二、三、四級配，當與在混凝土配比中包含這四種級配時，稱為全級配混凝土，把只包含一、二級配的混凝土稱為小骨料混凝土，常用四級配骨料中小石：中石：大石：特大石的比例為2：2：3：3，三級配骨料中小石：中石：大石的比例為3：3：4，二級配骨料中小石：中石的比例為5.5：4.5。骨料的大小可川顆粒分配曲線（或稱積分曲線）表示，顆粒分配曲線是顆粒平均尺寸的函式，它限定尺寸不得大於某一給定顆粒的百分數。20世紀初，W.B．FLillcr等美同學者經過人最試驗工作，依靠篩分試驗結果，提處最大密度的理想級配曲線。
細骨料的級配
細骨料砂子的主要作用是填補大顆粒間空隙，與水泥形成砂漿潤滑骨料顆粒間的流動，改良砼拌合料和易性，按砂來源可分河砂、山砂、海砂等。
衡量細骨料質量優劣的指標有多種，比如砂子細度、含泥量、表觀密度、有害物含量、堅固性指標等等，其中最常用到的還有它們的篩分級配。
砂的顆粒級配是指不同粒徑的砂粒搭配比例。良好的級配指粗顆粒的空隙恰好由中顆粒填充，中顆粒的空隙恰好由細顆粒填充，如此逐級填充使砂形成最緻密的堆積狀態，空隙率達到最小值，堆積密度達最大值。這樣可達到節約水泥、提高混凝土綜合性能的目的。因此，砂顆粒級配可反映空隙率大小。細度模數和顆粒級配的測定：砂的粗細程度和顆粒級配用篩分析方法測定，用細度模數表示粗細，用級配區表示砂的級配。根據《建築用砂》（GB/T14684--2001），篩分析是用一套孔徑為5.00、2.50、1.25、0.630、0.315、0.160 mm的標準篩，將500克乾砂由粗到細依次過篩，然後稱量各篩上的篩餘量（g），計算各篩上的分計篩余率（%），再計算累計篩余率（%）。（JGJ52採用的篩孑L尺寸為5.00、2.50、1.25、0.630、0.315及0.160 mm。其測試和計算方法均相同，目前混凝土行業普遍採用該標準。）細度模數根據下式計算（精確至0.01）：根據細度模數肘。大小將砂按下列分類：
>3.7特粗砂；
=3.1~3.7粗砂；
=3.0~2.3中砂；
=2.2～1.6細砂；
=1.5～0.7特細砂。
在分析級配的前提下，首先要清楚幾個相關概念，比如篩餘量、分計篩余、累計篩余等，圖1中所說明的就是砂子篩分實驗中它們之間的關係。做篩分實驗需要很多不同孔徑的試驗篩，細骨料一般是方孔篩，篩孔尺寸從大到小有：10.0、5.00、2.50、1.25、0.630、0.315、0.160 mm幾個級別，做細度實驗時先用第一個篩子把粒徑超過10 mm的砂粒過濾掉，然後用後六個篩子加上篩底和篩蓋把500 g乾砂試樣搖振篩分，按要求得出每層篩子的“累計篩余盧”就可以通過如下計算式得出砂子的細度結果
：
砂細度計算：
不僅如此，還能根據“分計篩余
”結合圖1中所示的標準，判斷出試樣級配的整體分布情況，進一步繪製級配分布圖，這樣就能更直觀地掌握骨料級配情況。
我們可以通過繪製級配曲線圖來分析，中砂的合理級配應該在圖中兩條黑線之間的Ⅱ區域，這樣的細骨料級配是符合要求的；如果篩分結果處於Ⅰ區，說明砂子偏細，這樣就應當減少砂子用量，即降低砂率，同時增加粗砂減少細砂；如果處於Ⅲ區，則砂偏粗，這時應當提高砂率，同時減少粗砂增加細砂。骨料都偏細，有可能使砼料坍損變大、泌水增加，而偏粗的則會使砼料粘聚性變差、坍落度減小，所以實際生產過程中，要努力處理好骨料的級配最佳化組合，使細骨料儘量符合圖2中的Ⅱ區級配範圍，使粗骨料務必按照圖2中要求的級配進行選取，保證原料和產品都發揮出最佳性能。
圖1
圖2
圖1圖2粗骨料的級配
粗骨料石子的級配就是直接用“分計篩余
”來分析的。石子的篩分實驗過程和砂子大同小異，它使用的一般也是方孔篩，只是篩孔直徑大一些，從小到大有：2.50、5.00、10.0、16.0、20.0、25.0、31.5、40.0 mm等幾個級別。
實驗
1．儀器設備
(1)試驗篩——孔徑為100、80.0、63.0、50.0、40.0、31.5、25.0、20.0、16.0、10.0、5.00和2.50 mm的方孔篩，以及篩的底盤和蓋子各一隻，其規格和質量要求應符合GB6003—85《試驗篩》的規定（篩框內徑均為300 mm）；
(2)天平或案秤——精確至試樣量的0.1%左右；
(3)烘箱——能使溫度控制在（105±5）℃；
(4)淺盤、毛刷。
2．試樣的製備應符合下列規定：
試驗前，用四分法將試樣縮分至略重於表圖3所規定的試樣所需量，烘乾或風乾後備用。
（註：公稱粒徑的上限為該粒級的最大粒徑。）
四分法：土壤採樣時，一般每個混合樣品約需一公斤左右，如果樣品取得過多，可用四分法將多餘的土壤棄去。四分法的做法是：將採集的土壤樣品放在乾淨的塑膠薄膜上弄碎，混合均勻並鋪成四方形，劃分對角線，分成四份，保留對角的兩份，其餘兩份棄去，如果保留的土樣數量仍很多，可再用四分法處理，直至對角的兩份達到所需數量為止。
3．篩分析試驗應按下列步驟進行：
(1)按規定稱取試樣；
(2)將試樣按篩孔大小順序過篩，當每號篩上篩余層的厚度大於試樣的最大粒徑值時，應將該號篩上的篩余分成兩份，再次進行篩分直至各篩每分鐘的通過量不超過試樣總量的0.1%；（註：當篩余顆粒的粒徑大於20 mm時在篩分過程中允許用手指撥動顆粒）；
(3)稱取各篩篩余的重量精確至試樣總重量的0.1%。在篩上的所有分計篩餘量和篩底剩餘的總和與篩分前測定的試樣總量相比，其相差不得超過1%。
4．篩分析試驗結果應按下列步驟計算：
(1)由各篩上的篩餘量除以試樣總重量計算得出該號篩的分計篩余百分率（精確至0.1%）；
(2)每號篩計算得出的分計篩余百分率與大於該篩篩號各篩的分計篩余百分率相加，計算得出其累計篩余百分率（精確至0.1%）；
(3)根據各篩的累計篩余百分率評定該試樣的顆粒級配。
圖3
圖3結果說明及意義
不管是細骨料砂也好，粗骨料石也罷。骨料的級配對混凝土的和易性、經濟性有很大的影響，直接影響到混凝土的強度、抗滲、抗凍、抗腐蝕性、耐久性。較好的骨料級配應當是：空隙率小，以減少水泥用量並保證密實度；總表面積小，以減少濕潤骨料表面的需水量和膠凝材料的用量；有少量的細顆粒以滿足和易性的要求。石子的級配有兩種：即連續級配和間斷級配。關於級配對混凝土的影響，人們通過長期實驗和使用經驗及歷史數據來看，連續級配和間斷級配均對混凝土的性能有較大的影響。因此，在不具備連續級配的碎石時，可以採用間斷級配。顆粒級配越好，空隙率越小。
