合理颗粒级配对配制混凝土的意义

集料级配是混凝土配合比设计时需要重点考虑的一个问题，其对混凝土混合料的工作性能会产生很大的改变，从而影响混凝土的强度。 在混凝土配制理论计算过程中试图确定一种理想的级配，使配制的混凝土具有最优的性能。但是这些颗粒形状和表面状态比较复杂，所以很难找到理想级配。实践证明，每个等级的混凝土，合理的级配曲线可以波动在一定的范围内。总的来说，在生产中能满足以下几项要求，就可以配制出工作性和经济性较为合理的混凝土。 

一、集料    

1、集料的空隙要小，以节约水泥用量 集料空隙显然与级配、颗粒形状及排列方式有关。级配好的集料含空隙率小，在相同水泥浆量的情况下，可以获得比级配差的集料有更好的工作性。集料级配中，大于10毫米，小于30毫米之间的所谓中等颗粒的含量对混合料工作性的影响更为显著。如果中等颗粒含量过多，即粗集料偏粗，细集料偏细，那么将导致混合料粗涩、松散、工作性差；如果中等颗粒过少，会使混合料粘聚性变差并发生离析。    

2、集料总表面积要小，减少湿润集料表面需水量 集料的总表面积也与颗粒形状、大小及级配关。如直径为D的球形颗粒，其表面积与体积的比为1/D，而其它形状的颗粒则大于此值。但颗粒表面积总是与粒径大小成反比例。因此一定级配的集料，如其中最大粒径较大，则颗粒总表面积就较小，需水量也随之减少，但不是线性关系。 例如在浇注大体积混凝土时，集料级配的最大粒径从10毫米增加到60毫米，若保持混凝土混合料工作性不变，则每立方米混凝土的加水量可以减少约50千克。相应的水灰比可减少0.15之多。     

3、适当用量的细集料，以满足混凝土工作性 细集料含量占集料总量的百分数称含砂率。试验证明，含砂率对混合料工作性有很大影响。含砂率对混合料坍落度的影响有极大值的变化。 细集料影响混合料的原因一般认为适当含量的细集料颗粒组成的砂浆在混合料中起着润滑作用，减少粗集料颗粒间的摩擦阻力。所以细集料含量在一定范围内，随着砂率的增加，润滑作用愈加显著，混合料的塑性粘度降低，流动性提高。但是当含砂率超过一定范围后，细集料表面积过分增加，需要的润湿水分增大，在一定加水量的条件下，砂浆的粘度过分增加，从而使混合料流动性能降低，所以对于一定级配的粗集料和水泥用量的混合料，均有各自最佳含砂率，使得在满足工作性要求的条件下的加水量最少。 

二、级配      

现在一般都会要求用连续级配，即从某一最大粒径以下，依次有其它粒级，但为了能充分填充集料颗粒间所形成的空隙，只有在次一级颗粒是相当小的情况下才能实现，也就是说任何相邻粒级必须具有最小的限度差，这也是采用连续级配的原因。     实际经验表明间断级配当分级增多时，空隙率的降低较连续粒级快的多。因此采用间继级配有可能更大限度地发挥集料的骨架作用，减少水泥用量。只要能合理的选择施工部位或者处理好间断级配混凝土混合料的离析及其工作性差的问题，间继级配的优越性是不言而喻的。 

三、集料粒径     

集料的粒径愈大，需要湿润的比表面积愈小，因此将集料级配扩大到最大粒径可降低混凝土混合料的需水性（但不是线性关系），在一定工作性和水泥用量的条件下，可降低水灰比而提高混凝土的强度。 但试验证明，当最大粒径超过40毫米后，由于降低水灰比获得强度的提高，却被原材料的缺陷影响所抵消，但是在少灰混凝土里（每立方米混凝土170公斤水泥），采有大集料是有利的。 实际上，集料最大粒径的选择还受结构和规范的限制。因此在施工中能通过合理颗粒级配，减少集料的空隙率，在保持混凝土工作性不变和满足施工要求的前提下，降低集料的总表面积，不但可以降低混凝土的需水量，而且还可以提高混凝土强度和耐久性。