骨料级配优化在预拌混凝土生产中的应用探究

骨料级配优化在预拌混凝土生产中的应用探究

张亚琛

东莞市新鸿基混凝土有限公司广东省东莞市523000

摘要：工业时代的来临，使得砂石资源的需求不断增长，但是天然优质骨料已经难以满足工程建设的需要，需要我们在实际的生产中积极寻找其替代品。人工砂石的质量状况堪忧，从总体上来看，大多数混凝土生产企业使用一些低质量的骨料。当设计配合比时，没有严格按照粗细骨料的配合比例，骨料没有产生最佳的效果，从而影响了混凝土的质量，使其在工业生产过程中缺乏持久性，一方面，使工程的安全性降低，另一方面，造成了资源的浪费、造成巨大的经济损失。因此，为了提高混凝土的质量，必须在遵循科学的基础上合理的确定砂石的比例，实现对混凝土骨料整体级配的优化。

关键词：骨料级配优化混凝土生产应用

骨料级配是影响混凝土性能的重要因素，骨料级配直接影响混凝土的强度和变形。配合比较好的集料级配其颗粒间存在更小的间隙，使其在用水量更少的条件下制作出流动性更强的混凝土化合物，而且在工程建设其他条件没有差异的情况下，使混凝土的密实性更好，耐用度更加持久。但是，天然性能较好的骨料已逐渐枯竭，人工骨料因其来源渠道多样而质量参差不齐。使实际的混凝土生产中对骨料的有效控制程度有所欠缺。根据相关的调查数据显示，目前在市场上广泛流通的各种骨料，其级配不合格的现象并不少见，以北京地区为例，其抽查报告显示，砂石的不合格率偏高，严重制约了混凝土质量的提高。因此，如何实现骨料级配优化，切实保证混凝土的质量以满足建筑施工的要求，便成为国家和混凝土生产企业首要解决的问题。

一、在预拌混凝土生产中推动骨料级配优化的必要性

（一）提高混凝土的质量，以适应工业发展的需要

在长期的混凝土生产中，企业往往只重视凝胶材料的质量，混凝土生产企业在忽视骨料的重要性的同时，往往会选择提高砂石的含量，来保证混凝土能够在建筑施工领域得到更广泛的应用，对混凝土的性能有不利影响。骨料的质量决定了混凝土的强度、密度等性能是否优越，是否具有良好的工作性。富勒的最大密度理论提出，当骨料的空隙最小，密度最大时，可以实现骨料级配的优化。因此我们要对现有的骨料进行改进，通过技术手段对颗粒级配进行优化，从而切实保证混凝土的质量符合国家相关法律的规定。

（二）减少企业的成本，从而获得更大的经济效益

在混凝土耐久性的特性不受影响的前提下，通过对骨料级配的比例进行合理的配置，从而降低级配的空隙率，在实现骨料优化配置的基础上，其可以减少混凝土的生产成本，以产生良好的经济效益。根据相关的实验数据可知，适用经过优化的骨料每方混凝土至少可节约20-30千克的水泥，相应的也实现了减水剂用量的降低，混凝土每立方米的生产成本减少5-10元是完全可以做到的。通过这种措施，不仅增强了混凝土的质量，使其更好的应用到建筑施工领域，同时提高了混凝土行业的国际竞争力，使其在国际竞争上更具优势。

二、实验部分

在实验之前我们首先对实验中可能出现的问题进行了预先的估计，以制定更为严谨的实验计划。为了确保实验数据能够精确，而不被其他变量所影响，我们对骨料的种类进行了严格的控制。我们实验的主要目的是探究骨料级配对混凝土的性能会产生何种影响，从而发现科学的骨料配置比例，为混凝土的实际生产提供宝贵的经验。有关部门的文件中明确规定，单粒级应用于按级配要求构成连续粮位，或与连续级配相结合，提出了具体要求。在实际生产中对骨料进行优化。要想真正了解骨料在混凝土生产中的作用，就必须对混凝土强度理论有初步的了解。混凝土强度理论的计算基础是使用水泥来配置混凝土，其首先要求出1Mpa强度需要多少水泥，然后再根据水泥的强度、需水量来计算总体的水泥需求，其次要运用专业的计算方法求出各种胶凝材料的数量，最后再确定外加剂的含量及用水量。这一理论的重点是要准确把握各种物质的配置比例，从而产生优质的骨料。

在评价混凝土质量时，经常使用砂土的级配。根据累计残留率为0.63mm筛孔，将其划分为3个区域。Ⅰ区的砂虽然对水的需求较小，但容易离析；Ⅱ区的砂粗细适中，适合生产对流动性需求较高的混凝土；Ⅲ区的砂因其需要大量的水，所以其拥有良好的保水性能。天然形成的砂石由于在其形成过程中受环境因素的影响较多，其开采与获取要受到很多的限制。但随着技术的进步，人工制砂已经完全满足了生产的需要，并且性能比天然的砂石更优越。我们通过实验证明，如果我们在混凝土的生产中以人工砂取代天然的砂石，可以生产出性能更加优越的混凝土。

三、实验结果分析

我们在试验中用到了水泥、矿粉、粉煤灰等原料，并选择不同厚度的骨料。原材料包括两种细集料，天然河砂和机制砂。天然砂细度模量为2.3，表观密度为2670kg/m3。机制砂的细度模数为2.7，表观密度为2700kg/m3。原材料包括两种钙质碎石，表观密度分别为2640kg/m3和830kg/m3。粒径范围分别为5-10mm和10-25mm。本研究分别设计了C20、C30和C40强度等级的配合比。在设计阶段，采用最大密度曲线、粗糙度系数和工作系数合理控制骨料级配。天然砂和机制砂的比例为6：4，粗集料小石和大石的比例为2∶8。同时，选取三组砂率进行试配和调整，以获得最佳的混凝土配合比。根据相关数据，当砂率约为46%时，集料级配更接近理想状态，粗糙度系数的下降点-工作系数被控制在合理的范围内。

在经济成本方面，也能达到预期的要求。以C30为例，在一定程度上减少了水量、水泥的消耗，既节约了资源，又节约了生产成本，使企业有更多的资金投入到技术的创新与新产品的研发中来。该方法能有效地利用原材料对混凝土的质量进行改进，通过调整配置比例，可以使相关从业人员更加快速和科学的选择合适的比例，以提高混凝土的生产速度。最重要的是，其可以优化我国的产业结构，改变其单纯的以资源的消耗为经济推动力的发展现状，寻找新的经济增长点，推动各类企业发展创新，以更少的生产成本获取更多的利润，其实现了经济目的。但是企业也应履行其对社会应尽的义务，注重其社会价值的实现，真正实现社会的全面发展，实现人与自然的和谐相处。

四、结论

砂砾的良好级配是混凝土性能、强度和经济性的重要依据。良好的骨料级配可以有效地减少单方混凝土的使用水量、水泥用量和减水剂用量。该方法以最大密度曲线和粗糙度工作系数的组合为主要技术路线，不仅可以在现有原材料的前提下调整和优化混凝土的骨料级配，而且可以作为评价方法。判断骨料级配是否合理，我们要根据实验和研究的结果，从混凝土企业的长远发展出发，积极在实际生产中推行此种方法，以获得更大的经济效益。长期以来，在实际应用中，人们一般只注重胶凝材料的质量，而忽视了骨料质量的重要性。同时，由于资源的严重减少以及经济发展的压力，有些企业不得已通过增加成本为代价来提高混凝土的质量，这对于整个行业的存续是十分不利的。胶凝材料用量过大容易造成混凝土生产成本的提高，对混凝土性能有不利影响。级配砂砾评价采用土粒级配评价方法和连续级配范围，首次将骨料作为一个整体，进一步优化骨料级配，既能获得优质混凝土，又能在一定程度上降低混凝土成本。具有较好的实用性，也取得了一定的经济效益。

参考文献：

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