混凝土用砂、碎石质量试验检测指标对混凝土性能的影响研究

引言

砂和碎石作为混凝土的主要骨料，其质量直接关系到混凝土的性能，进而影响整个建筑工程的质量与安全。不同的砂、碎石质量试验检测指标，会对混凝土的力学性能、工作性和耐久性产生不同程度的影响。明确这些质量指标与混凝土性能之间的关联，对于科学管控骨料质量、合理选用骨料以及优化混凝土配合比具有重要意义。基于此，本文围绕砂和碎石质量试验检测指标对混凝土性能的影响展开研究，并提出相应优化建议，旨在为提升混凝土工程质量提供参考。

一、砂质量试验检测指标对混凝土性能的影响

1.1 颗粒级配与细度模数的影响

改变骨料堆积状态对混凝土的影响。砂颗粒级配的优劣会影响混凝土的各项性能。级配连续的砂有利于充填骨料中的孔隙，减少混凝土拌合物中的游离水，从而改善混凝土和易性，不至于离析或泌水等现象。级配不连续，则大级配间的孔隙不能被小级配充填，在大骨料间会存在较大的空隙，此时加大水泥浆掺量去填充孔隙。混凝土成本高了，并可能由于骨料间浆体较多而导致混凝土的收缩量增加。混凝土中的砂一般分为粗砂、中砂、细砂。过细的混凝土中砂，细度模数偏小。因混凝土中细度模数小，其砂比表面积大，使用时需要更多的水泥浆包裹粒表面，因此易造成混凝土黏聚性过好、流动性降低，导致混凝土硬化后收缩增大，易出现裂缝。过粗的混凝土砂会造成混凝土拌和物保水性降低，当振捣混凝土时，骨料容易下沉，水泥浆上升造成离析现象，导致混凝土均质性差。但是，在混凝土强度、混凝土强度的构成来看，混凝土强度受级配和细度模数的控制。级配连续的砂能够与水泥浆更加密实，而这种水泥浆所构成的框架更加稳定，当其混凝土受到荷载时可将荷载进行更加充分的传递等。细度模数适中的砂可以有效平衡混凝土中水泥用量与形成的混凝土骨架强度，而如果砂过细会使其混凝土结构出现疏松，混凝土结构中的混凝土因砂过粗而导致砂与水泥浆面界面粘结强度不足。但是，对其耐久性而言，其级配可以减少混凝土内空隙，从而减少水分的渗透路径等。

1.2 含泥量与泥块含量的影响

泥块和含泥量是砂中的重要杂质指标。泥土颗粒疏松，表面有吸附水分的功能，当含泥量超标时，会造成与水泥粘结的砂的强度降低。泥土颗粒所吸附的水分在混凝土硬化过程中不断地被排出，形成了毛细孔，这样使得混凝土密实性变差，抗压及抗折强度随之下降，泥土使混凝土拌和物增加用量，为达到流动性还需增加用水量，使得强度下降。泥块的危害更大。未被碾碎的泥块在混凝土中不能与水泥浆相互作用，而是成为局部薄弱环节，受力时易成为应力集中点而导致混凝土开裂。泥块吸水膨胀，在硬化后的混凝土中形成内部裂缝，在严重情况下甚至会破坏混凝土内部的整体性。含泥量及泥块含量会降低混凝土的密实度，使水分和有危险的侵蚀物更容易进入混凝土内部而引起混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。在工作性方面，泥土对水泥的吸附会缩短水泥初凝时间，导致混凝土坍落度损失加快，增加施工浇筑难度。若为满足浇筑需求盲目增大用水量，会提高水灰比，最终导致混凝土强度和耐久性显著下降。

1.3 其他指标（石粉、坚固性）的影响

石粉是砂中天然存在的细小岩石粉末，其影响与其含量有关。适当含量的石粉可以填充砂的孔隙，改善混凝土的和易性，可以节约水泥，且其能与水泥水化产物发生反应，能增强其界面粘结，混凝土的强度有一定提高作用，但是过多的石粉又会起到泥土一样的需要混凝土用水量，特别是其中活性偏低的石粉能在混凝土内部形成死区，降低混凝土的结构密实度。坚固性体现砂抗自然环境的能力，直接影响混凝土抗蚀性能，坚固性低的砂在冻融、干湿等环境下易风化破碎，造成混凝土起砂、剥落。风化的砂粒破碎后形成新孔隙，更有利于水分进入混凝土，扩大混凝土内部损伤范围。石粉与坚固性的协同效应值得关注，石粉含量过高且坚固性低的砂会在环境侵蚀后，石粉会伴随砂粒的破碎脱落，会造成恶循环而加速混凝土的劣化进程。

二、碎石质量试验检测指标对混凝土性能的影响

2.1 颗粒级配与压碎值的影响

碎石级配，连续级配形成碎石稳定骨架，大粒度撑、小粒度塞，耗用水泥浆少，更密实；间断级配易架空堆积，造成拌和物易离析振捣不实等。碎石压碎值表征碎石的抗破碎性能，压碎值高表示碎石抗压强度差，受压后易于破损，无法将受力荷载传递到碎石骨架结构，从而降低整体强度的稳定性；压碎值低代表碎石颗粒完好，与水泥浆粘结牢固，不易离析。混凝土强度的稳定取决于压碎值低且级配合理的碎石。

2.2 针片状颗粒与含泥量的影响

针片状颗粒易形成架桥，增加骨料间摩擦，降低流动性；受力时易折断，削弱抗折强度。其与水泥浆粘结界面易开裂，成为水分渗透通道，加速冻融损伤。碎石含泥量与砂类似但更集中，削弱界面粘结，增加需水量，与砂含泥量叠加时，强度和耐久性下降更明显，需双重控制。

2.3 其他指标（岩石抗压强度、坚固性）

粗骨料强度，低强度时碎石会先于水泥石发生破坏，高强度混凝土岩石强度要高，避免成为强度的瓶颈；耐久性对长期使用，低强度的碎石早风化疏松，无法粘结，体积变化会产生内应力，水利工程等水环境下恶化更快。高强的岩石通常耐久性相对较好，需要预防裂缝带来的断代问题。

三、砂、碎石质量指标协同影响及优化建议

3.1 多指标协同影响规律

砂和碎石基本互配，碎石与连续级配粗砂用以控制粗大空隙，砂充填碎石的空隙控制流变性、强度。砂石两者夹杂，相互影响严重，含泥量大二者兼重，降低粘聚力更加明显。砂石粉量高，碎石针片状率偏高，流变性、强度均双重恶化。坚固性协同影响长期稳定，两者均差时，骨料同时风化产生较大体积变化，开裂风险远高于单一指标超标。

3.2 基于混凝土性能的骨料质量控制建议

根据工程要求有主次，泵送混凝土以砂的级配、碎石针片状为主；结构柱以碎石压碎值、砂含泥量为主；桥梁耐久类工程以含泥量、坚固性为主。地区性差别性控制，冻融地区以坚固性为主；海风地区关注杂质造成的氯离子渗透影响。重点要求严格但相对次要控制的指标允许适当放宽但不能影响主要性能。

3.3 骨料选用与混凝土配合比优化

骨料选用需扬长避短，优先选级配连续、杂质少的材料；当地砂细度模数 偏小时，搭配连续级配碎石弥补。配合比优化缓解缺陷，砂过细可降砂率、加 粉煤灰；碎石针片状多可增水泥浆、提砂率。调整需兼顾性能，如增水泥浆时 加减水剂控收缩，试配验证确保达标。

结语

砂和碎石的质量试验检测指标通过不同机制影响混凝土性能：级配与细度模数决定骨料骨架结构，含泥量与杂质影响界面粘结，坚固性与强度关联长期稳定性。这些指标的协同作用进一步凸显了骨料质量管控的系统性。通过明确多指标协同规律，针对性制定质量控制建议，并结合配合比优化弥补骨料缺陷，可有效提升混凝土性能。在实际工程中，需根据项目需求灵活调整骨料选用策略，将骨料质量控制贯穿于混凝土生产全过程，为建筑结构安全与耐久性提供保障。

参考文献：

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