石子的主要技术指标及其合理利用

一

石子的主要技术指标

粒径大于4.75mm的集料称为粗集料，简称为石子。粗集料分为碎石和卵石。

卵石分为河卵石、海卵石、山卵石等，其中河卵石分布广，应用较多。卵石的表面光滑，有机杂质含量较多。

碎石为天然岩石或卵石破碎而成，其表面粗糙、棱角多，较为清洁。与卵石比较，用碎石配制混凝土时，需水量及水泥用量较大，或混凝土拌合物的流动性较小，但由于碎石与水泥石间的界面黏结力强，所以碎石混凝土的强度高于卵石混凝土。

（一）粗集料的最大粒径与颗粒级配

粗集料公称粒径的上限称为该粒级的最大粒径。对中低强度的混凝土，应尽量选择最大粒径较大的粗集料，但一般也不宜超过37.5mm。

粗集料的级配也采用筛分析试验来测定，并按各筛上的累计筛余百分率划分级配，《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685）规定各级配的累计筛余百分率须满足表1的要求。

表1  碎石和卵石的颗粒级配范围

（二）泥、泥块及有害物质

粗集料中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。泥、泥块及有害物质的含量应满足表2的要求。

表2  石子中泥、泥块及有害物质含量

项目ⅠⅡⅢ

泥（%），0.51.01.5

泥块（%），00.50.7

有机物（比色法）合格合格合格

硫化物及硫酸盐（按SO3质量计%），0.51.01.0

《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52）还规定，C60与C60以上的混凝土，石子中含泥量与泥块含量应分别不大于0.5%、0.2%；C55～C30的混凝土，石子中含泥量与泥块含量应分别不大于1.0%、0.5%；对C25及C25以下的混凝土，石子中含泥量与泥块含量应分别不大于2.0%、0.7%；对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的混凝土，其所用石子中的含泥量不应大于1.0%。若含泥基本上为非黏土质石粉时，含泥量可分别提高到1.0%、1.5%、3.0%。对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的强度等级小于C30的混凝土，其所用碎石和卵石的泥块含量不应大于0.5%。

粗集料如发现有颗粒状硫酸盐及硫化物杂质时，则需要进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时方可使用。对重要工程使用的混凝土粗集料或怀疑有碱活性的粗集料，应进行碱活性检验。当判定有潜在的碱-碳酸盐反应危害时，不宜作混凝土集料，如必须使用，应以专门的混凝土试验结果作出评定；当判定有潜在的碱-硅反应时，在采取适当措施后方可使用。

（三）针、片状颗粒

颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者称为针状集料，颗粒厚度小于该颗粒所属粒级的平均粒径0.4倍者称为片状集料

粗集料中针片状颗粒的含量Ⅰ类小于5%，Ⅱ类小于15%，Ⅲ类小于25%。

（四）强度

碎石的强度用岩石的抗压强度和碎石的压碎指标值来表示，卵石的强度用压碎指标值来表示。岩石的抗压强度是用50 mm×50 mm×50 mm的立方体试件或φ50 mm×50 mm的圆柱体试件，在吸水饱和的状态下测定的抗压强度值。压碎指标值的测定，是将一定质量（m）气干状态下的9.5mm～19 mm的粗集料装入压碎指标测定仪内，放好压头，在试验机上经过3min～5min均匀加荷至200kN，卸载后用2.5mm筛筛余被压碎的细粒，之后称量筛上的筛余量m1，则压碎指标δa为：

压碎指标值越大，则粗集料强度越小。粗集料的压碎指标值应满足表3的规定。

表3  粗集料压碎指标值

粗集料类型卵石碎石

ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ

压碎指标（%），[1**********]0

（五）坚固性

粗集料的坚固性质量损失Ⅰ类小于5%，Ⅱ类小于8%，Ⅲ类小于12%。

二

石子含泥对混凝土性能的影响

（一）石子含泥对强度的影响

泥的存在使石子界面由于没有水化的能力，既不能象水泥一样和集料相互结合产生强度；也不能象砂石一样在混凝土中起骨架作用，只相当于在水泥石中引入了一定数量的空洞和缺陷，增加了水泥石的空隙率，并且这些孔大多在几十到几百微米的范围内，甚至更大，严重影响水泥石的强度；泥质组分大幅度增加了混凝土的用水量，提高了混凝土的实际用水量，降低了外加剂的有效掺量，导致水泥石的强度降低。

（二）石子含泥对外加剂的影响

石子中的含泥量较高时，由于含泥量实际是粘土质的细粉末，与胶凝材料具有相同的吸水性能，而在配合比设计时，没有考虑这些粉料的吸水问题，因此这些粘土需要等比例的水量才能达到表面润湿，同时润湿之后的粘土质材料也需要等比例的外加剂达到同样的流动性。这就是相同配比的条件下，当外加剂和用水量不变时，含泥量由1%提高到2%以上时，导致胶凝材料中外加剂的实际掺量小于推荐掺量，混凝土初始流动性变差、坍落度经时损失变大，为了实现混凝土拌合物的工作性不变，则外加剂的掺量增加。

（三）石子含泥对砂率的影响

石子中的含泥量较高时，由于含泥量实际是粘土质的细粉末，与胶凝材料具有相同的吸水性能，而在配合比设计时，没有考虑这些粉料的数量问题，石子的称量过程也没有考虑这些粉料的数量问题，因此使生产过程中实际的石子用量小于配合比设计计算用量，使混凝土拌合物的实际砂率大于计算砂率，这就是相同配比的条件下，含泥量提高导致混凝土实际砂率变大使混凝土拌合物初始流动性变差、坍落度经时损失变大。

三

石子含水对混凝土性能的影响

（一）石子含水对强度的影响

石子的饱和含水量为1%~3%，当石子中的含水小于等于这一数值时，由于石子内部饱水并且表面达到润湿状态，生产过程中由于这些水的作用提高了胶凝材料与石子之间的粘结力，混凝土强度提高。当石子中的含水较高超过饱和含水量时，多余水分包裹在石子表层形成一层水膜，在配合比设计和生产的过程中，由于没有充分考虑这些水的问题，导致利用这种石子配制的混凝土实际用水量大于配合比设计的计算用水量，使混凝土拌合物出现离析泌水现象，混凝土凝固后由于这些多余水分蒸发，在混凝土内部形成大量孔隙，混凝土强度降低。

（二）石子含水对外加剂的影响

混凝土的生产中，外加剂通过计量系统首先进入混凝土拌合水中形成一种均匀的混合物，当石子中的含水较高超过饱和含水量时，在混凝土生产的过程中，根据石子含水量扣除了这些水，由于外加剂溶入计量系统称量的水，通过计量系统称量进入搅拌机的外加剂用量小于配合比设计的计算用水量，导致混凝土拌合物初始流动性变差，经时损失变大。如果混凝土的生产中外加剂通过计量系统直接进入混凝土搅拌机，当石子中的含水较高超过饱和含水量时，混凝土拌合水根据石子含水量扣除了这些水，虽然通过计量系统称量进入搅拌机的实际用水量减小，由于所有外加剂全部按照计算比例进入混凝土并且充分发挥了作用，这样配制的混凝土拌合物初始流动性变好，经时损失变小。

四

配合比设计用石所需计算参数

（一）堆积密度

由于混凝土的支撑体系最最主要的是石子，因此配合比设计过程中石子用量的计算以石子的堆积密度为基础，而我们国家地域广阔，石子资源的差异特别大，为了满足混凝土和易性的要求，必须根据当地的资源状态及时对混凝土用石子的堆积密度进行检测。

（二）空隙率

由于粒形粒径的不同，对于堆积密度相同的的石子，空隙率是不同的，在配制混凝土的过程中，为了满足混凝土和易性的要求，合理计算砂子用量，必须根据现场状态及时对测量石子的空隙率进行检测。

（三）表观密度

对于堆积密度相同的的石子，由于空隙率的不同，石子的表观密度完全不同，因此单方混凝土石子用量也不相同，为了合理计算配合比，我们必须根据现场的材料状态及时对石子的表观密度进行检测。

（四）吸水率

对于堆积密度、空隙率和表观密度完全相同的石子，由于吸水率不同，因此单方混凝土用水量也不相同，为了合理计算配合比，我们必须根据现场的材料状态及时对石子的含水率进行检测。

（五）含泥量及泥块含量

由于石子的含泥量和泥块含量同时影响混凝土的工作性、强度、外加剂的适应性以及实际砂率，因此我们要求严格控制石子的含泥量和泥块含量符合国家标准的指标。

作者：朱效荣