混凝土沙石子水泥比例(混凝土骨灰比、砂浆与粗骨料、细骨料物性与配合比关系浅析)

混凝土是将碎石或卵石与砂混拌，用以水泥浆为主的胶结材料粘接在一起的人造石。它可以塑造成梁、柱、板、基础等各种结构形状，可以配制符合结构性能要求的不同强度等级与性能，而且可以与钢筋、预应力筋、增强纤维等结合成工程结构，因此它已成为当代建筑工程不可缺的最主要结构材料。

随着技术的进步，在出现高效减水剂后，配制高强混凝土成为现实，混凝土日益向高强度高性能方向发展；进入20世纪90年代，人们认识到磨细掺合料的作用，逐渐重视结构物的耐久性和寿命，导致混凝土向高性能的方向发展，在施工技术方面，则向大流动性泵送的方向发展。

混凝土是水泥基多元复合材料，在配制混凝土时，诸元之间的增减、比例，对混凝土各种性能的影响，存在着一定的内在规律性，如水灰比与强度的规律，以及散见于其他文献中的骨灰比、包盖系数等的论述。

在混凝土技术发展到向高强、高性能、大流动性泵送施工方向发展的今天，有必要对混凝土配合比中诸元之间的配合与混凝土施工性、强度及长期性能之间关系的规律性进行探讨。

一、骨灰比关系

骨灰比，顾名思义为混凝土中集料与水泥之比。在20世纪50年代以前，按重量计算的骨灰比多在7：1～10：1之间，随着混凝土向高强、高性能方向发展，现在混凝土的骨灰比多在7：1～3.5：1之间。

由于混凝土主要是由水泥加掺合料加水配成的浆体，将散落的砂石混拌粘结在一起的，而且浆体的多少、稀稠，是否能包裹住砂、石，包裹砂、石后有多少余量，对混凝土拌合物性能及后期性能都有着密切的关系，因此称之为浆骨比较合适。

浆骨比的关键在于浆体量多少，配制某种强度等级的混凝土，首先要选定水泥，确定水灰比和单方用水量，自然就得出每立方米混凝土的浆体量。一般不掺引气剂的混凝土含气量约为1％。

二、砂浆与粗集料之间的关系

配制混凝土有一个概念，即砂浆在填满粗集料的空隙后应有一定的富余量，以利于混凝土的流动性。砂浆体积与粗集料空隙体积之比称为砂浆富余系数。如下式所示：

a=Vm／Vg式中，

a一砂浆富余系数；

vm一为砂浆体积(L)；

Vg—一为粗集料空隙体积(L)

砂浆富余系数越大，混凝土坍落度越大，流动性越好。干硬性混凝土的砂浆富余系数仅为1.1左右。

1、坍落度为10— 30mm的低塑性混凝土的砂浆富余系数为1.3左右。

2、坍落度为70— 90mm的塑性混凝土的砂浆富余系数为1.5左右。

3、坍落度为130 —150mm的流动性混凝土的砂浆富余系数为1.7左右。

4、而坍落度为180～200mm的高流动性混凝土的砂浆富余系数为2.0左右。

三、粗集料与砂率的关系

从现行的《普通混凝土设计规程》中看出，砂率是水灰比的函数，是因为水灰比越小，混凝土的强度越高；水泥用量越多浆体量也越多，配置数量大体相同的砂浆所用的砂量就少的缘故。

在具体工程中要根据设计要求，施工和易性等需要，选定了水泥、掺合料、水胶比和单方用水量，这样每立方混凝土的浆体体积就确定了。

余下的就是粗细骨料的体积。如何正确选定工程混凝土的最合适砂率，则与砂石的粒径、级配相关。

四、细集料物性与配合比的关系

在设计混凝土配合比时，通过选定水泥、掺合料品种、水胶比及加水量，得出浆体量，又通过测试石子空隙率，选定单方石子用量和相应的砂率，混凝土配合比就初步形成了。

鉴于细集料一砂是混凝土的重要组成部分，砂的级配、空隙率和细度对于配制性能优良的混凝土，同样不可忽视。但是在混凝土配合比中，砂与浆体的关系和粗集料与砂浆的关系却有着根本性的不同。

由于天然砂的级配都比较好，空隙率基本在33％～38％之间，浆体在填充砂空隙以后，往往余量很多。而优质混凝土一方面要求浆体能充分包裹住砂，另一方面又不希望存在没有细集料做支撑的多余浆体。

由于砂的特点是细度细，比表面积大，细度模数低一些的砂较细度模数高一些的砂的比表面积明显增大，所消耗的浆体量显著增多。

因此，对于一定量的浆体，砂粒细时，就需要减少砂用量，浆体才足以包裹住砂；砂粒粗时，必须增加砂率，砂粒才能充分占有浆体，避免出现没有砂支撑的多余浆体。

配置时要经过反复多次试验，在配制混凝土时大体有以下规律：即用上述方法求出的砂率，基本上符合细度模数为2.5的中砂。

砂子细度模数每减少0.1，在配制混凝土时宜减少1％的砂率，以利于浆体充分包裹住砂粒。反之砂细度模数每增加0.1，混凝土的砂率宜增加1％，以避免出现没有细集料支撑的浆体。

如某工程混凝土设计的浆体量为330L，粗集料的空隙率为40％要配置坍落度为180mm的大流动性混凝土，采用石子每立方米量为1150/千克，石子实体积为1150/2.7=426L，则砂浆体积为1000－426=574L砂浆含气12L，砂浆体积则是574－12－330=232L，重量为232×2.65=615kg/m³。此时的砂率为615/（1150+615）×100=34.8％。所用砂的细度模数为2.7，这样就需要将砂率提高到37％，砂用量应改变成1770×37％=655kg/m³，石量调为1115kg/m³。

结语

现从混凝土配合比相互关系中进行探讨分析，从这些规律性中可以初步得出配制优质混凝土应遵循的原则。

首先是尽可能降低浆骨比值，即在符合混凝土施工性和强度等各种设计性能的基础上，尽可能减少浆体含量，增加集料含量。

减少浆体量的主要方法是减少单方用水量，在水胶比不变的情况，水泥和掺合料的数量也随之降低，从而达到减少浆体含量的效果。同时可采取减水性外加剂、减水性掺合料和增加粗集料含量的方法得以实现。