混凝土砂率若干相关问题浅析

一、砂率过大过小的原因

SP= 砂的用量S/(砂的用量S＋石子用量G)×100%

砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。

确定砂率的原则是：在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。砂率对和易性的影响非常显著。

? 对流动性的影响

在水泥用量和水灰比一定的条件下，由于砂子与水泥浆组成的砂浆在粗骨料间起到润滑和辊珠作用，可以减小粗骨料间的摩擦力，所以在一定范围内，随砂率增大，混凝土流动性增大。另一方面，由于砂子的比表面积比粗骨料大，随着砂率增加，粗细骨料的总表积增大，在水泥浆用量一定的条件下，骨料表面包裹的浆量减薄，润滑作用下降，使混凝土流动性降低。所以砂率超过一定范围，流动性随砂率增加而下降。

? 对粘聚性和保水性的影响

砂率减小，混凝土的粘聚性和保水性均下降，易产生泌水、离析和流浆现象。砂率增大，粘聚性和保水性增加。 但砂率过大，当水泥浆不足以包裹骨料表面时，则粘聚性反而下降。

? 合理砂率的确定

合理砂率是指砂子填满石子空隙并有一定的富余量，能在石子间形成一定厚度的砂浆层，以减少粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土流动性达最大值。或者在保持流动性不变的情况下，使水泥浆用量达最小值。和易性调整——确定基准配合比。

根据初步计算配合比配成混凝土拌合物，先测定混凝土坍落度，同时观察粘聚性和保水性。如不符合要求，按下列原则进行调整：

（1）当坍落度小于设计要求时，可在保持水灰比不变的情况下，增加用水量和相应的水泥用量（水泥浆）。

（2）当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不变的情况下，增加砂、石用量（相当于减少水泥浆用量）。

（3） 当粘聚性和保水性不良时（通常是砂率不足），可适当增加砂用量，即增大砂率。

（4）当拌合物显得砂浆量过多时，可单独加入适量石子，即降低砂率。砂率对轻集料混凝土力学性能的影响， 砂率是影响高强轻集料混凝土工作性、表观密度、强度和变形性能的主要因素之一。

采用合理砂率不仅可以增加轻集料混凝土的强度，还可以提高轻集料混凝土的流动性。 高强轻集料混凝土强度随砂率增大而出现波动， 砂率在42%时，达到最大强度，无论砂率低于还是高于42%，强度均有所下降。 这主要是由于在砂率低于42%时，粗集料之间的空隙未被填充密实，随着砂率的提高，空隙率减少，混凝土更加密实，使强度得到提高；而砂率高于42%以后，随着砂率的提高，粗集料的用量降低，细集料用量增大，而水泥用量却没有变化，使砂浆本身的密实程度降低，陶粒与水泥石之间的界面强化度和机械啮合作用下降，混凝土破坏时，沿陶粒本身的破坏和界面破坏两种形式同时存在，轻集料混凝土强度有所降低；而且过高的砂率很容易产生分层离析和泌水，导致轻集料混凝土稳定性降低，强度反而下降。

因此，在配制高强轻集料混凝土时，应注意合理砂率的选择，以达到最优化的目的。

? 怎样调整砂率？

测砂的含水和砂的含石，然后更具配合比进行调整。

1、例如：“砂含水3.5%，含石20%，配比用砂856。现用砂=配比用砂/（1-砂含石）（1-砂含水）856/80%.0.965 =856/0.772 =1108

从上面知道现在的砂的用量，砂中含石就在221左右，就是要不断的根据现场的砂；石进行不断的调整，每批砂石的含水量；含石量要不断的测出来进行调整配合比。

2、做砂的筛分析看看啥的级配如何

根据各个筛余量看看是几区砂，“一区砂时，就提高砂率，足够的水泥量满足混凝土的和易性；如是二区砂就适当的降的砂率。

3、砂的含泥量

对抗冻，抗渗的要求更严格些， 含泥少对混凝土的和易性较好，但含泥高时就对强度有影响，你的需水量就大，无形之中水灰比就大了。

? 在水灰比不变的情况下降低塌落度应该增加砂率还是减少砂率？

如果现在是最佳砂率，增加砂率和减少砂率均能降低混凝土塌落度。如果现在不是最佳砂率，往偏离最佳砂率的方向调整砂率，会降低塌落度。原因在于：砂率已经高于最佳砂率，继续提高砂率，会增大骨料的总表面积，润滑细骨料单位表面积的水泥浆变少，混凝土会变稠，导致塌落度降低；反过来，砂率已经低于最佳砂率，再继续降低砂率，粗骨料的空隙量变大，需要更多砂浆填充在粗骨料的空隙中，润滑粗骨料单位表面积的砂浆变少，混凝土同样会变稠，塌落度也会降低。其实，如果需要降低混凝土塌落度， 最佳方法是保持水灰比不变（即保持强度不变），降低水泥用量（同时降低用水量），这样可以降低混凝土的材料成本。

二、浆骨比与砂率的区别

1、浆骨比是决定体积稳定性的关键

浆骨比理论上代表了骨料间的水泥浆厚度，影响硬化混凝土体积稳定性。实际上，在材料级配较差或一般时，所需的浆体数量是不同的， 浆骨比应与骨料的孔隙率、骨料表面织构、骨料表面吸水情况等因素有关。

a、水泥浆包裹在骨料的表面，包裹层越薄，混凝土体积稳定性越好；

b、浆骨比决定工作性能，各骨料颗粒间如果因无法用水泥浆包裹，产生机械啮合，无法形成让各种粒料产生剪切运动的滑动层，则工作性能差，流动性差；

c、浆骨比决定混凝土耐久性，如果没有足够的浆体填充骨料间的孔隙，则水化结构内的孔隙将增大，从而导致混凝土抗渗性降低，耐久性也降低；

d、骨料的孔隙率、比表面积决定浆骨比， 必须由具体的材料来定浆骨比， 而不是根据浆骨比来选材料，或者根据经验来选浆骨比，否则无法兼顾工作性能和体积稳定性；

e、在不同的材料间，浆骨比不能设限，否则，工作性能无法保证； 浆骨比大，只能说明骨料差； 反过来，骨料差时必然选择大的浆骨比；

f、高的工作性能，为保持流体的稳定性（不离析、不泌水），有时也需要较高的浆骨比。

2、砂率是决定骨料孔隙率的关键因素

a、砂率应由粗、细骨料级配来决定， 最终目标是通过砂率的调整，得到最小的骨料孔隙率，最好的骨料配合，以降低浆体的需要；

b、砂率还需要根据工作性能的高低进行调整，高工作性能时就要选择较大的砂率，反之亦然；

c、骨料（包括粗、细骨料）均可抑制水泥石的收缩，从而增加混凝土的体积稳定性。在相同水泥浆用量下，砂率对体积稳定性无影响，但对工作性能影响极大；

d、砂率大时，骨料的比表面积大，所需要的浆体量就大，以保证足够的包裹来确保需要的工作性能。

三、级配砂石的拌合比例

案例：岩石地质条件

采用局部（仅挖深的软弱层范围）管井降水，挖除软弱层，为防止地基卸载后的反弹，随即浇筑了500－1300mm厚的C15素砼；并在基坑四周又设一道1000mm宽砼围堰及边坡锚喷支护。以防坑壁坍塌。

1、选定料厂做级配试验

要使砂卵砾石压实地基有较高的密度，填料必须满足以下要求：

（1）填料级配良好：

（2）不均匀系数Cn≥5；

（3）曲率系数Cc＝1－3；

（4） 填料中大于5mm颗粒的含量在65－70%之间；

（5） 最大粒径不超过50mm；

（6） 含泥量（小于0.1mm颗粒含量）要低于3%。

2、设计颗粒级配和控制干密度

将三种规格料：卵石、园砾、砂分别以4：3：3、 5：2：3、3.5：3：3.5的比例进行试配，然后进行相对密度试验和颗分试验，结果如下：

以4：3：3比例配合料较优越，其最小、最大密度比较高，以此比例作为设计配合比，经取样、试验， 结果最大干密度为2.26g/cm3，最佳含水率6.0%，卵石占总量的40%，园砾占总量的30％，中粗砂占总量的30%。

3、压实设备选择

砂石填料宜采用自重大，频率低的震动压路机进行多遍碾压。砂石填料获得最大密实度是通过压实设备以其自重和震动能量在填料面上作功的总和而产生的。震动压路机必须选择最佳的震动震幅和振动频率，才能使砂石填料具有足够的压实运动时间，才能对级配良好的砂石填层产生最大的压实作用。

根据现场的实际情况及以往的施工经验，选用YZ－18型振动压路机，限定碾压行速≤30m/min。

4、确定施工参数

因工程紧临洛河大堤，又处于河坝蓄水期，原设置的降水井点形成的降水漏斗很难满足降水施工的要求，达不到地基规范要求的在干燥状态下砂石换填的条件。为此，经有关专家结合施工现场实际研讨论证，决定打破须在级配砂石必干燥状态下施工的规范规定；采用水下作业，带水铺碾，并确保换填时基底水深不得大于300mm的要求（含水深300mm）；施工时第一层虚铺厚度800mm；第二层及以上各层虚铺厚度300mm；18T震动压路机均匀震动碾压8－10 遍。

5、施工

填充料在料场用装载机按4：3：3比例进行人工拌合，拌合遍数不小于3遍，然后装入翻斗汽车运入坑底，填料进入坑底后用推土机刮平，振动压路机碾压，碾压时先压长边，后压短边，先静压两遍，然后振动碾压8遍，保证基坑覆盖面均匀获得8－10遍的压实要求，边角压路机压不到部位用蛙式打夯机补振。铺筑工作从低处向高处水平状分层填筑，每层内不留施工缝。

? 施工过程中压实系数检测：

因碾压后的级配砂砾石用环刀取样有困难，实际操作时根据规范要求采用级配纯砂预埋取样点，在同条件下碾压后，用容积不小于200cm3的标准环刀压入碾压层1/3－2/3的深度内取样测定干密度；所有试验点的压实系数在0.96~1.06之间，满足设计要求。

? 静压试验：

基坑回填至设计标高后，选取3个试验点，用直径为1.1m，面积约0.95m2的压板，在砂石填层顶面3个试验点分别加载，当各点加载量达到1000KPa；均未达到极限荷载，此时的地基承载力特征值为500KPa。

级配砂石的办和比例按照设计要求配比。如果设计不能详细交代，在参加图示会审的时候要提出来，以免在后来的施工中扯皮。

级配砂石一般是作地基处理用的，因此不同的设计要求不一样，主要是根据地基的承载力、上部建筑物的荷载、以及建筑物的重要性来确定。

从纯理论研究来说：如果采用级配砂石就需要砂和石子的各自的级配做出来，然后将砂石混合的级配按照要求配合， 在条件一样的情况下，密度最大的一组就是最合适的一组。 级配砂石施工完成以后，还要进行现场取样试验，在取样试验合格的基础上，还要做静载试验，静载试验合格才算这道工序完成。

取样有预埋纯砂点的方法，还有等体积代换法取样，直接在级配砂石中取样，随后用塑料袋铺在已经挖出的取样坑内，用量杯量水倒入，直至水和坑口一致，似乎要对外溢出水时，读出量杯的数据，数据相加就是挖出的体积数。直接取样比较真实，一般我们这里都是这样做的。

四、砂级配不合格如何处理？

如果是大颗粒少，那么就要降低砂率适当提高胶凝材料；如果是小颗粒的少，则可以添加粉煤灰等等补充一下。

过粗的砂子适当扩大砂率，过细的砂子适当降低砂率。 砂子只要含泥量不是太高，其它的指标相对影响的小，主要实验保证强度就可以了。