（1）骨料于混凝土的關(guān)鍵意義

在建筑材料的浩瀚領(lǐng)域中，混凝土無疑是最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)材料之一，而骨料作為混凝土的核心組成部分，其重要性不言而喻。從用量的維度審視，在普通混凝土的構(gòu)成體系里，其容重通常穩(wěn)定在 2380kg/m3的水平上下波動(dòng)，而其中砂石骨料的使用量頗為可觀，一般能夠達(dá)到 1800kg/m3左右，這一數(shù)據(jù)直觀地表明了骨料在混凝土中所占的比重超過了四分之三，占據(jù)著主導(dǎo)性的地位。

骨料對于混凝土而言，宛如人體的骨骼系統(tǒng)，是賦予混凝土穩(wěn)定形狀和堅(jiān)實(shí)強(qiáng)度的關(guān)鍵支撐要素。倘若將混凝土類比為一座宏偉的建筑結(jié)構(gòu)，那么骨料便是這座建筑的承重框架，它不僅為混凝土提供了基本的形態(tài)架構(gòu)，使其能夠在各種工況下維持既定的形狀，還通過自身的物理特性顯著增強(qiáng)了混凝土的承載能力，使其足以抵御來自外部的各類荷載作用，從而確保建筑結(jié)構(gòu)在長期使用過程中的穩(wěn)定性和安全性。

（2）骨料級配的精準(zhǔn)衡量指標(biāo)

衡量骨料質(zhì)量的參數(shù)紛繁復(fù)雜，涵蓋了砂子細(xì)度、石子壓碎值、含泥量、含粉量、表觀密度、針片狀含量、有害物含量、堅(jiān)固性指標(biāo)等多個(gè)方面。然而，在這眾多指標(biāo)中，篩分級配脫穎而出，成為了理解骨料特性及其對混凝土性能影響的關(guān)鍵切入點(diǎn)。

砂篩分的累計(jì)篩余、分計(jì)篩余及細(xì)度計(jì)算↓↓↓

在深入探究骨料級配這一關(guān)鍵領(lǐng)域之前，充分理解與之緊密關(guān)聯(lián)的若干基礎(chǔ)概念是至關(guān)重要的，其中篩余量、分計(jì)篩余以及累計(jì)篩余等概念猶如基石，奠定了我們對骨料顆粒分布特征認(rèn)知的基礎(chǔ)。以下將詳細(xì)闡述這些概念在砂子篩分實(shí)驗(yàn)中的具體呈現(xiàn)以及相互關(guān)系，進(jìn)而揭示骨料級配的奧秘。

進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要運(yùn)用一系列不同孔徑的試驗(yàn)篩，這些試驗(yàn)篩的精準(zhǔn)選擇和合理使用是獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的關(guān)鍵前提。對于細(xì)骨料，通常采用方孔篩作為主要的篩分工具，其篩孔尺寸依據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際需求，從大到小依次排列為 9.5、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm 等多個(gè)精確級別。在開展細(xì)度實(shí)驗(yàn)的初始階段，首要任務(wù)是運(yùn)用孔徑為 10mm 的篩子，將粒徑超過這一尺寸的砂粒有效過濾去除，以確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)所針對的砂粒群體具有一致性和代表性。

隨后，將精心稱取的 500g 干燥砂試樣放置于后六個(gè)篩子中，并配備上篩底和篩蓋，通過專業(yè)的搖振設(shè)備進(jìn)行充分且均勻的篩分操作。這一過程需要嚴(yán)格遵循既定的實(shí)驗(yàn)規(guī)范和操作流程，確保每一個(gè)篩子上的砂粒分布能夠真實(shí)反映其在原始試樣中的比例關(guān)系。在完成搖振篩分后，依據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)要求，精確測定每層篩子上所留存砂粒的質(zhì)量，并由此計(jì)算得出相應(yīng)的“累計(jì)篩余β”數(shù)值。

這些累計(jì)篩余β數(shù)值并非孤立存在，而是通過一個(gè)經(jīng)過科學(xué)推導(dǎo)和廣泛驗(yàn)證的公式，即砂細(xì)度計(jì)算公式：μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1)，來進(jìn)一步計(jì)算得出砂子的細(xì)度結(jié)果μf。這一公式綜合考慮了不同篩層上砂粒的累計(jì)分布情況，能夠精準(zhǔn)地量化砂子的粗細(xì)程度，為評估細(xì)骨料的質(zhì)量和性能提供了關(guān)鍵的量化指標(biāo)。

不僅如此，借助于“分計(jì)篩余α”這一重要參數(shù)，并緊密結(jié)合行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，我們能夠?qū)υ嚇蛹壟涞恼w分布態(tài)勢進(jìn)行全面且深入的判斷。分計(jì)篩余α是指某一篩層上的篩余量占試樣總質(zhì)量的百分比，通過對各個(gè)篩層的分計(jì)篩余進(jìn)行細(xì)致分析，可以清晰地洞察到不同粒徑砂粒在試樣中的占比情況，從而直觀且精準(zhǔn)地掌握骨料級配的詳細(xì)情況，包括其顆粒組成的均勻性、連續(xù)性以及不同粒徑區(qū)間的分布比例等關(guān)鍵特征。

在粗骨料石子的級配分析中，同樣采用基于“分計(jì)篩余α”的方法進(jìn)行深入研究，盡管其基本原理與細(xì)骨料的分析方法一脈相承，但由于石子的物理特性和使用場景的差異，在實(shí)驗(yàn)操作的具體細(xì)節(jié)上存在一些細(xì)微的差別。石子的篩分實(shí)驗(yàn)過程與砂子篩分實(shí)驗(yàn)在整體流程上具有相似性，然而其所使用的方孔篩的篩孔直徑相對較大，以適應(yīng)石子較大的粒徑范圍。這些篩孔直徑從小到大依次為 2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5mm 等幾個(gè)特定級別。通過對不同孔徑篩子上石子顆粒的精確篩分和質(zhì)量測定，結(jié)合分計(jì)篩余α的計(jì)算和分析，能夠構(gòu)建起粗骨料級配的詳細(xì)圖譜，為深入了解粗骨料在混凝土中的作用機(jī)制以及優(yōu)化其級配設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。 

（1）工作性能維度下的骨料級配效應(yīng)

在混凝土的實(shí)際應(yīng)用場景中，工作性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到其施工的便利性與質(zhì)量的穩(wěn)定性，而骨料級配在這其中扮演著關(guān)鍵角色，其對不同強(qiáng)度等級混凝土工作性能的影響呈現(xiàn)出復(fù)雜且獨(dú)特的規(guī)律。

針對 C30 強(qiáng)度等級的混凝土，當(dāng)采用三級配粗骨料進(jìn)行制備時(shí)，如特定的 C30 - 4 配比組合，其展現(xiàn)出了較為突出的工作性能特征。具體表現(xiàn)為坍落度達(dá)到了相對較大的數(shù)值，這意味著該混凝土在流動(dòng)性方面表現(xiàn)出色，能夠在澆筑過程中更為順暢地填充模板的各個(gè)角落，減少施工過程中的堵塞和不均勻現(xiàn)象。同時(shí)，其抗離析性能也表現(xiàn)良好，這得益于三級配粗骨料之間形成的較為穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，使得粗細(xì)骨料以及水泥漿體在攪拌、運(yùn)輸和澆筑過程中能夠保持良好的整體性，有效避免了因骨料與漿體分離而導(dǎo)致的混凝土性能不均問題。

然而，在 C60 高強(qiáng)度等級的混凝土體系中，情況則有所不同。同樣采用三級配粗骨料制備的 C60 混凝土，其坍落度明顯偏小，這是由于高強(qiáng)度等級混凝土往往需要更高的水泥漿體含量來包裹骨料并保證其強(qiáng)度發(fā)展，而三級配粗骨料較大的顆粒尺寸相對減少了漿體的有效填充空間，從而降低了流動(dòng)性。但值得注意的是，在 C60 混凝土的多種配比嘗試中，C60 - 2 混凝土（其中 3 - 8mm 骨料占比 20%，15 - 25mm 骨料占比 80%）卻呈現(xiàn)出最大的坍落度，這表明特定的骨料級配優(yōu)化能夠在一定程度上改善高強(qiáng)度混凝土的流動(dòng)性。盡管如此，從整體上看，C60 混凝土由于其水泥漿體的高粘性和骨料的緊密堆積，其抗離析性能普遍優(yōu)于 C30 混凝土，這為其在復(fù)雜施工條件下保持結(jié)構(gòu)完整性提供了有力保障。

（2）力學(xué)性能視域中的骨料級配作用

即使在混凝土的配合比嚴(yán)格保持一致的情況下，僅僅因?yàn)榇止橇霞壟涞募?xì)微差異，混凝土在各個(gè)齡期的強(qiáng)度發(fā)展軌跡也會(huì)產(chǎn)生顯著的變化，這深刻揭示了骨料級配在混凝土力學(xué)性能塑造中的關(guān)鍵作用。

以 C30 混凝土為例，當(dāng)采用小粒徑骨料制備的 C30 - 1 混凝土?xí)r，其在 7d、28d 和 90d 的抗壓強(qiáng)度測試中均表現(xiàn)出相對較低的數(shù)值，分別僅為 23.9MPa、31.5MPa 和 37.3MPa。這是因?yàn)樾×焦橇显诨炷林行纬傻墓羌芙Y(jié)構(gòu)相對較弱，無法有效地傳遞和分散外部荷載，導(dǎo)致水泥漿體在早期承受了較大的壓力，而其強(qiáng)度發(fā)展尚未充分，從而影響了整體強(qiáng)度表現(xiàn)。

與之形成鮮明對比的是，C30 - 2 和 C30 - 3 混凝土由于其粗骨料級配的優(yōu)化，使得骨料與水泥漿體之間的協(xié)同作用得到增強(qiáng)，各齡期強(qiáng)度均有不同程度的提升。特別值得關(guān)注的是 C30 - 4 混凝土，盡管其 7d 強(qiáng)度相對較低（僅為 23.5MPa），但隨著時(shí)間的推移，其 28d 和 90d 強(qiáng)度卻高達(dá) 36.9MPa 和 42.1MPa，相較于 C30 - 1 分別實(shí)現(xiàn)了 17%和 13%的顯著增長。這充分彰顯了三級配粗骨料在配制 C30 混凝土?xí)r，能夠?yàn)楹笃趶?qiáng)度的持續(xù)提升提供有力支撐，其原因在于合理的三級配粗骨料能夠在混凝土內(nèi)部構(gòu)建更為緊密和穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，隨著水泥水化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，骨料與硬化漿體之間的界面粘結(jié)不斷增強(qiáng)，從而有效提升了混凝土的整體承載能力，為建筑結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

對于 C60 高強(qiáng)度等級混凝土，粗骨料級配對其早期強(qiáng)度的影響規(guī)律與 C30 混凝土具有一定的相似性，即大粒徑粗骨料所占比例較高時(shí)，混凝土的早期強(qiáng)度相對較高。例如，采用三級配粗骨料制備的 C60 - 4 混凝土在各齡期強(qiáng)度表現(xiàn)相對較低，這是由于大粒徑粗骨料在早期難以被水泥漿體充分包裹和粘結(jié)，導(dǎo)致強(qiáng)度發(fā)展受限。而采用 3 - 8mm 和 15 - 25mm 特定級配組合的 C60 - 2 混凝土，其 7d、28d 和 90d 強(qiáng)度達(dá)到了 46.6MPa、67.9MPa 和 70.4MPa 的卓越水平，這表明對于高強(qiáng)度等級混凝土，精準(zhǔn)的粗骨料級配優(yōu)化能夠顯著提高其強(qiáng)度性能，滿足工程對高強(qiáng)度混凝土的嚴(yán)格要求。這背后的機(jī)理在于，合理的粗骨料級配能夠優(yōu)化混凝土內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，使得骨料與水泥漿體之間的界面過渡區(qū)更加致密和均勻，從而提高了混凝土的整體強(qiáng)度和耐久性。

（3）耐久性能范疇內(nèi)的骨料級配關(guān)聯(lián)

混凝土的耐久性作為衡量其長期服役能力的關(guān)鍵指標(biāo)，與混凝土內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，尤其是連通空隙含量密切相關(guān)，而骨料級配在其中發(fā)揮著不可或缺的作用。

研究發(fā)現(xiàn)，在某些混凝土配比中，如小粒徑粗骨料含量較高的 C30 - 1 和 C60 - 1 混凝土，其真空吸水率和氯離子擴(kuò)散系數(shù)相對較大。這是因?yàn)樾×酱止橇系拇罅看嬖趯?dǎo)致混凝土內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜和連通性增強(qiáng)，外界的侵蝕性介質(zhì)（如水、氯離子等）更容易通過這些空隙通道侵入混凝土內(nèi)部，從而加速了內(nèi)部鋼筋的銹蝕進(jìn)程，并引發(fā)混凝土基體的劣化反應(yīng)，嚴(yán)重威脅混凝土結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性和安全性。

相比之下，其他級配的混凝土在真空吸水率和氯離子擴(kuò)散系數(shù)方面未呈現(xiàn)出明顯的差異，這表明合理的骨料級配能夠有效控制混凝土內(nèi)部的空隙分布，降低其連通性，從而提高其抵抗外界侵蝕的能力。進(jìn)一步對比 C30 和 C60 混凝土可以發(fā)現(xiàn)，C60 混凝土的真空吸水率和氯離子擴(kuò)散系數(shù)普遍低于 C30 混凝土，這充分說明了高強(qiáng)度等級混凝土由于其更為致密的微觀結(jié)構(gòu)，在抵御外界侵蝕介質(zhì)方面具有天然的優(yōu)勢，其耐久性指標(biāo)也相應(yīng)更高。這是因?yàn)楦邚?qiáng)度混凝土在配合比設(shè)計(jì)上通常采用更低的水膠比和更優(yōu)質(zhì)的原材料，使得水泥漿體更加致密，同時(shí)合理的骨料級配進(jìn)一步優(yōu)化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少了侵蝕介質(zhì)的滲透路徑，從而顯著提高了混凝土的耐久性，確保其在長期惡劣環(huán)境下能夠維持穩(wěn)定的性能表現(xiàn)，為建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)提供了重要的技術(shù)支撐和保障。