关于骨料级配的那些事儿！

在现代土木工程领域，混凝土作为应用最为广泛的建筑材料，其性能优劣直接关乎工程的质量、安全与耐久性。而骨料级配，作为影响混凝土性能的核心因素之一，正逐渐成为行业研究与实践的重点关注对象。合理的骨料级配不仅能够提升混凝土的力学性能，如强度、耐久性等，还能在一定程度上优化施工工艺，降低工程成本，实现经济效益与社会效益的双赢。

“实际生产中砂石骨料相关量是最需要频繁调整的”，这就恰恰说明，骨料和粉剂一样也是需要重点关注的，并且还是经常性的，这些最容易忽视的骨料级配问题，里面却是大有文章。因此，深入了解骨料级配的相关知识，对于保障工程质量、推动行业发展具有重要意义。

骨料级配的初步认识

骨料级配是指在混凝土制备过程中，不同粒径骨料按照特定比例的组合搭配情况 。这种组合并非随意为之，而是依据严格的标准和工程需求，通过科学的筛分试验确定，以确保各级粒径颗粒的分配能够满足混凝土在不同性能方面的要求，如强度、工作性、耐久性等。

骨料是混凝土中的大宗耗材，普通混凝土的容重基本在2380kg/m3左右，其中的砂石用量一般可达1800，所占到的比重在3/4以上，所以骨料在混凝土有着举足轻重的作用。它相当于撑起人体的骨架，在混凝土中起到保持形状、增加强度的作用。

衡量骨料质量优劣的指标有许多种，比如砂子细度、石子压碎值、含泥量、含粉量、表观密度、针片状含量、有害物含量、坚固性指标等等，其中最常用到的还有它们的筛分级配，这也是本文讨论的主要范围。

砂筛分的累计筛余、分计筛余及细度计算↓↓↓

在讨论骨料级配级配之前，首先要清楚几个相关概念，比如筛余量、分计筛余、累计筛余等，上表所说明的就是砂子筛分实验中有它们之间的关系。做筛分实验需要很多不同孔径的试验筛，细骨料一般是方孔筛，筛孔尺寸从大到小有：9.5、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm几个级别，做细度实验时先用第一个筛子把粒径超过10mm的砂粒过滤掉，然后用后六个筛子加上筛底和筛盖把500g干砂试样摇振筛分，按要求得出每层筛子的“累计筛余β”就可以通过如下公式计算得出砂子的细度结果μf：

砂细度计算公式：μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1)

不仅如此，还能根据“分计筛余α”结合标准，判断出试样级配的整体分布情况，直观的掌握骨料级配情况。粗骨料石子的级配就是直接用“分计筛余α”来分析的。石子的筛分实验过程和砂子大同小异，它使用的一般也是方孔筛，只是筛孔直径大一些，从小到大有：2.36、4、75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5mm等几个级别。

骨料级配的重要性

对混凝土工作性的影响

混凝土的工作性是指混凝土在搅拌、运输、浇筑、振捣等施工过程中所表现出的性能，包括流动性、可塑性、保水性和粘聚性等。良好的骨料级配能够显著改善混凝土的工作性，使其在施工过程中更加易于操作，确保混凝土的施工质量。当骨料级配合理时，粗细骨料相互搭配，能够形成良好的颗粒间润滑作用，提高混凝土的流动性，便于浇筑和振捣。合理的级配还能保证混凝土具有较好的粘聚性和保水性，防止出现离析和泌水现象，确保混凝土在施工过程中的均匀性和稳定性。试验表明，骨料级配对不同强度等级混凝土工作性能的影响规律不尽相同。由三级配粗骨料制备的C30混凝土（C30-4）的坍落度最大，其抗离析性能也较好。相比之下，三级配粗骨料制备的C60混凝土坍落度最小，而C60-2混凝土（3~8mm骨料占20%，15~25mm骨料占80%）的坍落度最大，C60混凝土的抗离析性能均好于C30混凝土。在大型混凝土浇筑工程中，良好的工作性能够提高施工效率，保证混凝土的浇筑质量，避免出现蜂窝、麻面等质量缺陷。

对混凝土强度的影响

骨料在混凝土中犹如人体的骨骼，承担着重要的结构支撑作用，而骨料级配则直接关系到混凝土的强度性能。合理的骨料级配能够使骨料之间实现紧密堆积，减少空隙率，从而提高混凝土的密实度。当混凝土受到外力作用时，骨料能够均匀地传递应力，避免应力集中现象的发生，进而提高混凝土的抗压、抗拉强度。研究表明，合适的骨料级配能够使混凝土强度提高15% - 20% 。例如，在连续级配中，大小颗粒相互填充，形成稳定的骨架结构，使得混凝土在承受荷载时能够更好地发挥骨料的骨架作用，有效提高混凝土的强度。

虽然混凝土的配合比完全相同，由于粗骨料级配不同，混凝土各龄期强度存在一定差异。就C30混凝土而言，采用小粒径骨料制备的C30-1混凝土的各龄期强度均较低，其7d、28d、90d 抗压强度分别为23.9MPa、31.5MPa 和37.3MPa。相比之下，C30-2 和C30-3混凝土的各龄期强度有一定程度的增加。虽然C30-4混凝土的7d强度较低（仅为23.5MPa），但其28d和90d 强度高达36.9MPa 和42.1MPa，较C30-1分别提高了17%和13%，说明三级配粗骨料配制的混凝土具有较高的后期强度。

粗骨料级配对C60混凝土早期强度的影响与其对C30混凝土强度影响规律一致，即大粒径粗骨料所占比例较高时，混凝土的早期强度较高。采用三级配粗骨料制备的C60-4 混凝土各龄期强度较低，而采用3~8mm 和15~25mm 配制的C60-2混凝土的7d、28d 和90d强度最高，分别为46.6MPa、67.9MPa 和70.4MPa，说明高强度等级混凝土的最佳粗骨料级配与普通强度等级混凝土的最佳粗骨料级配不同，合理的粗骨料级配可在一定程度上提高混凝土的强度。

对混凝土耐久性的影响

混凝土的耐久性是指混凝土在长期使用过程中，抵抗各种环境因素作用，保持其结构性能和外观完整性的能力混凝土的耐久性与其连通空隙含量密切相关。小粒径粗骨料含量较高的混凝土（例如：C30-1和C60-1）真空吸水率和氯离子扩散系数较大，其他混凝土的真空吸水率和氯离子扩散系数没有显著差别。与C30混凝土相比，C60混凝土的真空吸水率和氯离子扩散系数均较低，说明高强度等级混凝土结构较为密实，耐久性指标也较高。

骨料级配对于混凝土的耐久性有着至关重要的影响。合理的骨料级配能够降低混凝土内部的孔隙率，减少水分和有害介质的侵入通道，从而提高混凝土的抗渗性、抗冻性和抗侵蚀性。适宜的骨料级配能降低混凝土的渗透性30% - 50% 。在海洋环境中，混凝土结构面临着海水的侵蚀，良好的骨料级配可以有效阻止海水的渗透，保护混凝土内部的钢筋不受腐蚀，延长混凝土结构的使用寿命。

骨料级配在工程中的应用实例

建筑工程

在高层建筑的混凝土结构中，为了满足高强度和高耐久性的要求，通常采用连续级配的骨料，并严格控制骨料的粒径和含泥量。通过优化骨料级配，减少水泥用量，不仅降低了混凝土的水化热，减少了裂缝产生的风险，还提高了混凝土的力学性能和耐久性，确保了建筑物的结构安全和使用寿命。在大体积混凝土基础施工中，通过合理设计骨料级配，采用低热水泥和掺合料，有效控制了混凝土的温升，防止了温度裂缝的出现，保证了基础工程的质量。

道路工程

在道路工程中，骨料级配对于路面的性能起着关键作用。对于水泥混凝土路面，连续级配的骨料能够提高混凝土的抗折强度和耐磨性，保证路面的平整度和使用寿命。在沥青路面中，骨料级配直接影响沥青混合料的性能，如高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等。通过优化骨料级配，选择合适的沥青和添加剂，可以提高沥青混合料的性能，减少路面病害的发生，提高道路的服务质量。在高等级公路的路面施工中，采用间断级配的粗骨料和连续级配的细骨料相结合的方式，有效提高了沥青混合料的高温稳定性和抗滑性能，确保了行车安全。

水利工程

水利工程中的混凝土结构通常面临着恶劣的工作环境，如水位变化、水流冲刷、冻融循环等，因此对混凝土的耐久性要求极高。在水利工程中，合理的骨料级配能够提高混凝土的抗渗性、抗冻性和抗侵蚀性，保证水利设施的安全运行。在大坝混凝土施工中，采用三级配或四级配的骨料，通过优化级配比例，减少水泥用量，降低混凝土的水化热，提高混凝土的抗裂性和耐久性。在水闸、渡槽等水工建筑物中，通过严格控制骨料级配和含泥量，提高混凝土的密实度和抗渗性，防止水的渗漏和侵蚀，延长建筑物的使用寿命。

结论

骨料级配作为混凝土制备过程中的关键环节，对于混凝土的性能、成本和工程质量具有深远的影响。通过深入了解骨料级配的基本概念、重要性、设计与调整方法以及在工程中的应用实例，我们可以更加科学地进行混凝土配合比设计，优化骨料级配，充分发挥混凝土的性能优势，实现工程建设的高质量、可持续发展。在未来的工程实践中，随着材料科学和工程技术的不断进步，我们有理由相信，骨料级配技术将不断创新和完善，为土木工程领域的发展做出更大的贡献。无论是建筑工程、道路工程还是水利工程，合理的骨料级配都将是保障工程质量、提高工程效益的重要保障。