建筑材料第7版：粗骨料（卵石与碎石）简介

公称粒径大于5mm的骨料叫粗骨料。普通混凝土常用的粗骨料有卵石和碎石两种。

3.3.3.1　颗粒形状及表面特征

粗骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥石的黏结及混凝土拌和物的流动性。卵石表面光滑、少棱角，空隙率及表面积较小，拌制混凝土时水泥浆用量较少，和易性较好，但与水泥石的黏结力较小。碎石颗粒表面粗糙、多棱角，空隙率和表面积较大，所拌制混凝土拌和物的和易性较差，但碎石与水泥石黏结力较大，在水灰比相同的条件下，比卵石混凝土强度高。故卵石与碎石各有特点，在实际工程中应本着满足工程技术要求及经济的原则进行选用。粗骨料的颗粒还有呈针状 （颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径^[8]的2.4倍）和片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）的。针、片状颗粒会使混凝土骨料空隙率增大，且受力后易被折断。故针、片状颗粒过多，会使混凝土强度降低，其含量应符合规范的规定。

3.3.3.2　有害杂质

粗骨料中的有害杂质主要有黏土、淤泥及细屑、硫化物及硫酸盐、有机物质等。它们的危害作用和在细骨料中时相同。不同工程的混凝土对粗骨料有害杂质含量的限值，可参阅有关规范^[9]。

粗骨料中若有活性骨料及黄锈骨料等，应进行专门试验，以确定是否可用。

3.3.3.3　最大粒径及颗粒级配

（1）最大粒径（DM）。

粗骨料公称粒径的上限值称为骨料最大粒径。粗骨料最大粒径增大时，骨料的空隙率及表面积都减小，在水灰比及混凝土流动性相同的条件下，可使水泥用量减少，且有助于提高混凝土的密实性，减少混凝土的发热量及混凝土的收缩，这对大体积混凝土颇为有利。实践证明，当DM在80～150mm以下变动时，DM增大，水泥用量显著减小，节约水泥效果明显；当DM超过150mm时，DM增大，水泥用量不再显著减小。

在水泥用量相同的条件下，混凝土强度与DM关系如图3.13所示。

对于水泥用量较少的中、低强度混凝土，DM增大时，混凝土强度增大。对于水泥用量较多的高强混凝土，DM 由20mm 增至40mm 时，混凝土强度最高，DM ＞40mm 并没有好处。骨料最大粒径大者对混凝土的抗冻性、抗渗性也有不良的影响，尤其会显著降低混凝土的抗气蚀性能。因此，适宜的骨料最大粒径与混凝土性能要求有关。在大体积混凝土中，如条件许可，在最大粒径为150mm范围内，应尽可能采用较大粒径。在高强混凝土及有抗气蚀性能要求的外部混凝土中，骨料最大粒径应不超过40mm。港工混凝土的最大粒径不大于80mm。

图3.13　混凝土强度与骨料最大料径关系（用强度等级42.5级的普通水泥）

骨料最大粒径的确定，还受到结构物断面、钢筋疏密及施工条件的限制。一般规定DM不超过钢筋净距的2/3～3/4、构件断面最小尺寸的1/4。对于混凝土实心板，允许采用DM为1/2板厚的骨料 （但DM ≤50mm）。当混凝土搅拌机的容量小于0.8m3时，DM不宜超过80mm；当使用大容量搅拌机时，也不宜超过150mm，否则容易打坏搅拌机叶片。

（2）颗粒级配。

粗骨料的级配原理与细骨料基本相同，即将大小石子适当掺配，使粗骨料的空隙率及表面积都比较小，这样拌制出的混凝土水泥用量少，质量也较好。

根据《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53—2006）的规定，粗骨料颗粒级配应符合表3.10的要求。

表3.10　卵石或碎石的累计质量筛余颗粒级配范围%

注 1.公称粒级的上限为该粒级的最大粒径，单粒级一般用于组合成具有要求级配的连续粒级，它也可与连续粒级的碎石或卵石混合使用，以改善它们的级配或配成较大粒径的连续粒级。
2.根据混凝土工程和资源的具体情况，进行综合技术经济分析后，在特殊情况下允许直接采用单粒级，但必须避免混凝土发生离析。(www.xing528.com)

水工混凝土及水运工程混凝土常根据最大粒径的不同，按表3.10将石子分为二级、三级或四级，分别堆放，拌制混凝土时按各级石子所占比例掺配使用。各级石子的搭配比例需通过试验确定。通常是将各级石子按照不同比例掺配，进行堆积表观密度试验，从中选出几组堆积表观密度较大（即空隙率较小）的级配，再进行混凝土和易性试验，选出能满足和易性要求且水泥用量又较小的搭配比例。表3.11列出了粗骨料搭配比例推荐值，可供选择骨料级配时参考。

表3.11　粗骨料分级及配合比例推荐值%

粗骨料级配有连续级配和间断级配两种。连续级配是从最大粒径开始，由大到小各粒径级相连，每一粒径级都占有适当的比例。这种级配在工程中被广泛采用。间断级配是各粒径级石子不相连，即抽去中间的一、二级石子。间断级配能减小骨料的空隙率，故能节约水泥。但是间断级配容易使混凝土拌和物产生离析现象，并要求称量更加准确，增加了施工中的困难；此外，间断级配往往与天然存在的骨料级配情况不相适应，所以工程中较少采用。

选择骨料级配时，应从实际出发，将试验所选出的最优级配与料场中骨料的天然级配结合起来考虑，对各级骨料用量进行必要的调整与平衡，确定出实际使用的级配。这样做的目的是为了减少弃料，避免浪费。

施工现场分级堆放的石子中往往有超径与逊径现象存在。所谓超径就是在某一级石子中混杂有超过这一级粒径的石子；所谓逊径就是混杂有小于这一级粒径的石子。超逊径的出现将直接影响骨料的级配和混凝土性能，因此必须加强施工管理，并经常对各级石子的超、逊径进行检验。一般规定，超径石子含量不得大于5%，逊径石子含量不得大于10%。如果超过规定数量，最好进行二次筛分，否则应调整骨料级配，以保证工程质量。

3.3.3.4　物理力学性质

（1）视密度、堆积表观密度及空隙率。

用作混凝土骨料的卵石或碎石，应密实坚固。故粗骨料的视密度应较大、空隙率应较小。我国石子的视密度平均为2.68g/cm3，最大的达3.15g/cm3，最小为2.50g/cm3，故一般要求粗骨料的视密度不小于2.55g/cm3。粗骨料的堆积表观密度及空隙率与其颗粒形状、针片状颗粒含量以及粗骨料的颗粒级配有关。近于球形或立方体形状的颗粒且级配良好的粗骨料，其堆积表观密度较大，空隙率较小。经振实后的堆积表观密度 （称为振实堆积表观密度）比松散堆积表观密度大，空隙率小。

（2）吸水率。

粗骨料的颗粒越坚实，孔隙率越小，其吸水率越小，品质也越好。吸水率大的石料，表明其内部孔隙多。粗骨料吸水率过大，将降低混凝土的软化系数，也降低混凝土的抗冻性。一般要求粗骨料的吸水率不大于2.5%。

（3）强度。

为了保证混凝土的强度，要求粗骨料质地致密，具有足够的强度。粗骨料的强度可用岩石立方体强度或压碎指标两种方法进行检验。岩石立方体强度是将轧制碎石的岩石或卵石制成50mm×50mm×50mm的立方体 （或直径与高度均为50mm的圆柱体）试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度。一般要求极限强度与混凝土强度之比不小于1.5，且要求岩浆岩的极限抗压强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，沉积岩不宜低于30MPa。压碎指标是取粒径为10～20mm的骨料装入规定的圆模内，在压力机上加荷载200kN，其压碎的细粒（小于2.5mm）占试样质量百分数即为压碎指标。卵石或碎石骨料的压碎指标应满足规范要求，DL/T 5144—2001规定见表3.12。

表3.12　粗骨料的压碎指标值%

（4）坚固性。

有抗冻、耐磨、抗冲击性能要求的混凝土所用粗骨料，要求测定其坚固性，即用硫酸钠溶液法检验。对于在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下有抗冻要求的混凝土，粗骨料试样经5次浸泡烘干循环后其质量损失应不大于5%。其他条件下使用的混凝土，其粗骨料试样经5次浸泡烘干循环后的质量损失应不大于12%。

《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2001）对粗骨料的品质要求见表3.13。

表3.13　粗骨料的品质要求