由于近些年大量房地產(chǎn)的開發(fā)建設(shè),，作為混凝土原材料的砂石資源日漸枯竭,，根據(jù)國家標準要求的級配優(yōu)良的砂石已不多見，取而代之的是細度模數(shù)較小的細砂或人工砂石的開采和使用,，對于混凝土的應(yīng)用,，機制砂石在混凝土中的表現(xiàn)明顯異于天然砂石。本文是從石子品種,、級配搭配的角度探討石子在混凝土中的應(yīng)用^[1],。

卵石是天然巖石經(jīng)風化與侵蝕等作用后被破碎流入河流中，其中石質(zhì)堅硬的部分留下來,，軟弱的部分受磨損失去棱角成為卵石狀,。一般情況下，河流上游的石粒徑較大,，越靠下游粒徑變小,，這樣的石子配制出來的混凝土流動性好,。碎石是天然巖石通過顎式,、滾筒式等方式破碎，經(jīng)篩分得到碎石，其母巖大都為花崗巖和石灰?guī)r,，碎石的優(yōu)點是通過篩分可以對級配進行選擇,，但由于生產(chǎn)時采用的破碎方式不同，棱角,、針片狀可能偏多^[2],。表1是2015年對北京境內(nèi)石子經(jīng)采集試驗后整理的數(shù)據(jù)。

1 石子級配對混凝土的作用及影響 

1.1 粒徑5～25mm,、5～20mm石對混凝土作用

1.1.1 原材料

水泥：太行水泥P·O 42.5,，28d強度56.2MPa，標準稠度用水量29.0%,；

礦粉：三河S95級,，比表面積400m2/kg，流動度比96%,，7d活性指數(shù)75%,，28d活性指數(shù)95%；

粉煤灰：新路廣F類I級,，45um篩篩余10.0%,，燒失量2.4%，需水量比92%,；

減水劑：北京金隅水泥節(jié)能科技有限公司,，聚羧酸系，固含量12%,，減水率25%,；

卵石：產(chǎn)地淶水，5～25mm連續(xù)級配,，含泥0.4%,，針片狀含量3%；5～20mm連續(xù)級配,，含泥0.1%,，針片狀含量1%；

天然砂：產(chǎn)地淶水,，含泥3.6%,，細度模數(shù)2.8。

砂石試驗數(shù)據(jù)見表2,。

1.1.2 配合比

混凝土配合比采用水膠比0.60,、0.46及0.28，其配合比見表3,；混凝土性能參數(shù)見表4,。

1.1.3 試驗分析

在工作性表現(xiàn)方面,，試驗中，隨石粒徑范圍降低,，混凝土工作性狀態(tài)變差,，由適宜泵送轉(zhuǎn)變?yōu)殡y以泵送，外加劑有增加的需求,。與相同粒徑范圍不同等級混凝土外加劑摻量調(diào)整規(guī)律不同,。在水膠比0.28混凝土試驗中發(fā)現(xiàn)，由于石子粒徑范圍導致混凝土工作性變化,，通過外加劑摻量調(diào)整幾乎無效果,。

在強度表現(xiàn)方面，水膠比0.60及0.46時,，5～20mm級配石子較5～25mm石子級配混凝土28d的強度分別降低8MPa和4MPa,，水膠比0.28時混凝土強度則相反，升高6MPa,。石子粒徑范圍及砂漿數(shù)量共同作用于混凝土強度,。

1.2 石子級配對水膠比0.24混凝土作用

1.2.1 原材料

水泥：琉璃河水泥廠生產(chǎn)的低堿P·O 42.5，28d強度50.8MPa,，標準稠度用水量28.0%,；

礦粉：三河S95級，比表面積367m2/kg,，流動度比96%,，7d活性指數(shù)79%，28d活性指數(shù)108%,；

粉煤灰：新路廣F類I級,，45um篩篩余6.3%，燒失量1.5%,，需水量比94%,；

減水劑：北京金隅水泥節(jié)能科技有限公司，聚羧酸系,，固含量12%,，減水率25%；

山碎石：首云,，分別為5～2 0 m m,、9. 5～2 6 . 5 m m、19～26.5mm,、9.5mm∶16mm按6∶4搭配,；

卵石：產(chǎn)地淶水，5～25mm,；

天然砂：產(chǎn)地淶水,，含泥1.4%,，細度模數(shù)2.4。

集料具體篩分數(shù)據(jù)見表5,。

1.2.2 配合比

試驗過程中將砂率做適當調(diào)整，混凝土配合比見表6,；

混凝土性能狀態(tài)數(shù)據(jù)見表7,。

1.2.3 試驗分析

在工作性表現(xiàn)方面，石子級配的改變對混凝土外加劑的影響不大,，石子級配對混凝土工作性影響明顯,。相比單粒級與搭配粒級石子，連續(xù)粒級石子的混凝土狀態(tài)更好,。搭配粒級石子由于粒級接近,，小石子并未對大石子空隙進行很好的填充，顯示混凝土石子多,。單粒級石子則由于空隙率大,，需要更多填充材料，僅通過外加劑摻量調(diào)整效果一般,。

在強度表現(xiàn)方面,，5～25mm和9.5～26.5mm粒級石子混凝土28d強度最高，5～20mm和9.5mm∶16mm搭配石子混凝土28d強度最低,，5～20mm石子混凝土56d強度最低,。

本次試驗中膠凝材料數(shù)量維持不變，影響混凝土強度因素主要來自石子粒形,、級配及填充效果,。山碎石表面棱角多且空隙率較大，在砂漿數(shù)量充足的情況下,，容易滿足工作性要求,。搭配石子中較小粒徑石子并未對空隙進行很好的填充，反而增加了空隙,，需要更多砂漿,，影響了填充效果，導致混凝土強度降低,。

1.3 不同品質(zhì)石子對混凝土的作用

1.3.1 原材料

水泥：太行水泥P·O 42.5,，28d強度51.2MPa，標準稠度用水量28.6%,；

礦粉：三河S95級,，比表面積408m2/kg，流動度比99%,，7d活性指數(shù)85%,，28d活性指數(shù)97%,；

粉煤灰：新路廣F類I級，45um篩篩余11.6%,，燒失量1.4%,，需水量比95%；新路廣F類II級,，45um篩篩余16.0%,，燒失量3.4%，需水量比100%;

減水劑：北京金隅水泥節(jié)能科技有限公司,，聚羧酸系,，固含量12%，減水率25%,；

天然砂：產(chǎn)地淶水,，細度模數(shù)2.78，含泥2.8%,，細度模數(shù)2.8,；

卵石：產(chǎn)地淶水，5～25mm連續(xù)級配,，含泥0.2%,；

山碎石：首云，5～25mm連續(xù)級配,，含泥0.2%,。

集料具體篩分數(shù)據(jù)見表8。

1.3.2配合比

混凝土配合比采用水膠比0.45,、0.38和0.33,，其配合比見表9；由于試驗過程中,，通過降低砂率觀察混凝土狀態(tài)及強度變化,，混凝土性能狀態(tài)數(shù)據(jù)見表10。

1.3.3 試驗分析

在工作性表現(xiàn)方面,，應(yīng)用卵石較山碎石,，水膠比0.45混凝土更易于獲得較好的流動性能（如數(shù)據(jù)體現(xiàn)，山碎石混凝土在砂率增加約2%時,，才有較好的流動表現(xiàn),，即流速快）；水膠比0.27混凝土由于膠凝材料較多,，該影響相對較小,，這和集料的表觀特征有關(guān)，在膠凝材料富余量不多時,，光滑的表面更有利于混凝土顆粒的滾動,，從而增加流動性能,。

在強度表現(xiàn)方面，從不同水膠比的混凝土看,，不同石子對混凝土強度影響不明顯,，無規(guī)律性。

1.4 搭配石子級配對混凝土性能影響

1.4.1 原材料（同1.3.1）

1.4.2 配合比

混凝土配合比采用水膠比0.45,、0.38和0.33,，通過降低砂率、搭配石子雙重方法進行,，其配合比見表11,。石子進行搭配后,，混凝土的狀態(tài)及性能見表12,。

1.4.3 試驗分析

在工作性表現(xiàn)方面，在0.45,、0.38水膠比混凝土中,，由于搭配石子的使用，砂率適當降低,，混凝土狀態(tài)較好,，在0.33水膠比混凝土中，混凝土外加劑需求量上升,，顯示水量不夠,。石子進行搭配后，空隙率減小或不變,，對中高水膠比的混凝土有效的增加了混凝土流動性,，水膠比0.33混凝土由于膠凝材料較多，該影響相對較小,。

在強度表現(xiàn)方面,，從不同水膠比的混凝土看，不同石子對混凝土強度影響不明顯,，無規(guī)律性,。

2 在工程中的應(yīng)用

地鐵8號線7標木樨園至大紅門區(qū)間段，地處北京繁華商業(yè)地段,，地上交通復雜,，車流量大，地鐵施工均采取暗挖施工,。區(qū)間段總長為600m,，混凝土是從兩端向中間澆筑，使用工地地泵,，最長的泵送距離近300m,，混凝土強度等級為C40P10,，要求混凝土流動性良好，不離析,，不堵泵,，對混凝土和易性要求非常高。為此,，施工方和站內(nèi)技術(shù)人員都非常重視,，前期進行技術(shù)交底，了解施工現(xiàn)場情況,，站內(nèi)根據(jù)自己站內(nèi)原材料情況,，石子采用二級配，進行多次試拌,，確定混凝土配合比,。混凝土配合比見表13,；混凝土性能見表14,。

站內(nèi)經(jīng)過多次試拌后，工程中采用此配合比,，保持原材料質(zhì)量穩(wěn)定,，克服運輸過程中耗時、氣溫高,、現(xiàn)場輸送距離長等困難,，澆筑順利，方量累計1000余方,，未造成混凝土離析,、堵泵的情況，混凝土和易性良好,。

結(jié)論

（1）山碎石配制混凝土單方混凝土質(zhì)量大于卵碎石配制混凝土質(zhì)量,。

（2）卵碎石較山碎石在中水膠比混凝土中，外加劑需要量降低,，更易于獲得較好的流動性能,，在低水膠比混凝土中，影響相對較小,，山碎石混凝土較卵碎石混凝土28d,、56d強度均有一定優(yōu)勢。

（3）石級配對低水膠比混凝土狀態(tài)影響不大,。隨石子最大公稱粒徑的降低,，中、高水膠比混凝土28d混凝土強度明顯降低，低水膠比混凝土則相反,。連續(xù)級配石混凝土狀態(tài)好于單粒級石混凝土及搭配石混凝土,。

（4）在石子進行搭配后，在中高水膠比中,，適當降低砂率后可改善混凝土狀態(tài),，低水膠比混凝土中，外加劑和水則需適當增加,，對強度影響均較小,。