引言

粗骨料作为混凝土中占比较大的组分，相对而言比较便宜且不会与水、水泥发生复杂的化学反应，因此传统观念上人们把它作为混凝土的惰性填充料。从认识的角度，粗骨料对混凝土性能影响的重要性长期没有得到重视，人们倾向于认为混凝土中重要的是水泥，水泥的问题搞明白了混凝土的问题就解决了。但目前关于粗骨料的形态、级配对混凝土性能影响的研究相对较少。本文从试验的基础上系统地阐述了粗骨料形态、间断级配和连续级配对混凝土性能的影响。

1 试验方案的制定以下所有方案的试验均按表1中配合比执行。1.1 方案一取原料卵石、碎石，对所取用石子进行处理，使所含泥/粉不超过0.2%；取高标号用中砂，含泥控制在3%以下。根据每一种石子的生产实践情况进行砂率调整，确保合适的砂浆包裹，进行不少于3个砂率的拌合试验。

1.1.1 试验原材料滦平天然砂：细度模数2 .8，含泥2 .5%，表观密度2660kg/m3，堆积密度1500kg/m3。卵石：涞水产，5～25mm连续级配，含泥0.2%，针片状含量4%，表面较光滑，球型度好；碎石：首云产，5～25mm连续级配，含泥0.2%，针片状含量6%，表面较粗糙，粒型不良，多为不规则多面体。具体筛分情况见表2。矿粉：三河产S95级，比表面积408m2/kg，流动度比99%，7d活性指数85%，28d活性指数97%。粉煤灰：蓟盘山F类，45um筛筛余11.6%，烧失量1.4%，需水量比96%。水泥：金隅琉璃河水泥，28d强度51.2MPa，标稠用水28.6%。减水剂：采用北京金隅水泥节能科技有限公司产品，聚羧酸系，固含量12%，减水率25%。

1.1.2 试验数据石子形态对新拌混凝土性能的影响见表3。图1为石子形态对0.47水胶比C30混凝土性能影响（聚羧酸）；图2为石子形态对0.30水胶比C60混凝土性能影响（聚羧酸）。

1.2 方案二取三河碎石，对所取用石子进行处理，使所含泥/粉不超过0.2%，对石子筛分并组配，使石子满足16～25mm单级配和5～25mm连续级配的要求。根据每一种石子的生产实践情况进行砂率调整，确保合适的砂浆包裹，并在此基础上调整砂率±3%，进行3个砂率的拌合试验。

1.2.1 试验原材料石子，三河碎石，16～25mm单粒级，5～25mm连续粒级，石子的颗粒级配及主要物理性能见表4。滦平天然砂：细度模数2.8，含泥2.5%；矿粉：三河产S95级，比表面积408m2/kg，流动度比99%，7d活性指数85%，28d活性指数97%；粉煤灰：蓟盘山F类，45um筛筛余11.6%，烧失量1.4%，需水量比96%；水泥：金隅琉璃河水泥，28d强度51.2MPa，标稠用水28.6%；减水剂：采用北京金隅水泥节能科技有限公司产品，萘系，固含量35%，减水率20%；聚羧酸系，固含量2%，减水率25%。1.2.2 不同石子颗粒级配混凝土配合比设计（见表5）

2 试验结果与分析（1）在不同标号混凝土中，碎石较卵石所配制混凝土对外加剂的需要量有一定提高。

（2）中等标号混凝土聚羧酸外加剂折固掺量增加约0.012%～0.024%，较高标号混凝土聚羧酸外加剂折固掺量增加约0.012%。

（3）卵石较碎石，在中等标号混凝土中更易于获得较好的流动性能，在相当流动性能下，砂率减少约2%。在胶凝材料量较少时，光滑的表面有利于胶材的包围与混凝土组份颗粒的滚动，从而增加流动性能；而高标号混凝土胶凝材料较多，影响较小。

（4）碎石和卵石对所配制混凝土强度的影响与混凝土强度有关。在中等标号混凝土中，碎石和卵石所配制混凝土的28～90d强度均未体现明显差别，在较高标号混凝土中，碎石混凝土28d强度优势明显，56d强度仍有一定优势；试验中，在高标号混凝土中应用卵石，其28d强度低于同龄期碎石配制混凝土约5MPa左右，56d强度也低于同龄期碎石配制混凝土。

（5）单从混凝土流动性方面，16～25mm间断级配较5～25mm连续级配石子，可能更具优越性；两种级配骨料对高标号混凝土流速、粘性特点未体现明显差别；因为粗骨料的适当断级有利于细骨料进入粗骨料体系中从而更有效实现润滑拨开的功能，且5～25mm连续级配中10mm以下部分（即16～25mm级配石子的断级部分）比表面积相对较大，需要部分的自由水，两方面可能综合影响了5～25mm连续级配骨料的表现。另外，16～25mm间断级配和5～25mm连续级配对高标号混凝土流速、粘性特点未体现明显差别，该问题的解决主要在于胶凝材料的密实性能的提高，需从超细颗粒置换自由水的角度出发。

（6）连续级配骨料并非实现最佳强度的充分条件。在胶材用量和水胶比相同的情况下，所选用的两种级配石子对强度影响的区别不明显；这可能有以下决定因素：胶材用量和水胶比相同，砂浆体的品质相当；所选用两种石子的岩质相同、最大粒径相当、最大粒径部分比例相当、经过去泥粉处理，从而两种粗骨料的最大粒径部分对强度的负面影响相当（包括胶砂与骨料的收缩不一致、较大骨料粒径下泥粉对于受力混凝土破坏的放大效应、骨料下方泌水及其他因粒径所致的影响）；清洁的小粒径骨料对强度的负面影响远小于大粒径骨料；强度由良好密实度保障，连续级配不能保障最佳填充。试验结果和一些学术论点相吻合。

（7）石子级配对混凝土强度或强度发展的影响小于砂子。砂子依赖胶凝材料对其体系进行填充，石子依赖砂浆体对其体系进行填充。细骨料级配不良的硬化砂浆体中，裂缝发展更为迅速，也即细骨料对强度的影响要优先于粗骨料的影响，良好粒型及岩质粗骨料的影响程度依赖于细骨料所形成的砂浆体品质，在砂浆品质优良且对粗骨料填充密实的情况下，粗骨料的级配对强度的影响不如砂子显著。

综上所述，从不同水胶比试验分析了石子形态和级配对混凝土性能的影响，对混凝土生产有积极的借鉴作用。通过以上不同方案的试验以及试验结果的分析，总结出结论及建议：一是尽管间断级配石子在混凝土流动性能和力学性能上未体现明显差别，但必须考虑混凝土匀质性的要求，连续级配骨料更易于配制出匀质性能良好的混凝土，从而保障强度的稳定性。二是卵石较碎石所配制混凝土对外加剂的需要量有一定降低。三是适度的间断级配石子较连续级配石子，对减水剂适应性未体现负面影响，其在混凝土流动性方面更具优势；两种级配骨料对高标号混凝土流速、粘性特点未体现明显差别。四是连续级配骨料并非实现最佳强度的充分条件。