地方水利工程粗骨料检测发现的问题及建议

地方水利工程粗骨料检测发现的问题及建议

崔坤明

喀什锦源水利水电工程有限责任公司

【摘要】：对于水利工程的建设者来说，砂石骨料是一个关键的组成部分，对水利工程的质量会有很大的影响。在水泥组分中，砂骨料的比例一般小于70%，因此砂骨料的性能可以在很大程度上或不同程度上影响水泥的结构和整体质量。在此基础上，本文还对水泥粗骨料的质量级配进行了深入研究。通过对当地石料的理论统计和试验数据进行综合分析，找出问题，分析影响，给予指导，希望利用试验结果优化和指导施工人员，保证和提高水工混凝土的整体质量。

【关键词】：地方水利工程；粗骨料检测；问题分析；建议

引言

混凝土一般是一种多相复合材料体系。其成分和结构性能的变化通常与宏观力学性能的变化有关。同时，作为混凝土结构的主要组成部分之一，粗骨料通常占总体积的50%至70%左右^[1]。因为它们可以用作填料和刚性骨架，所以它们对水泥结构非常重要。硬化水泥的硬度主要与以下三个角度有关：水泥石的强度、粗骨料的强度以及粗骨料与混凝土基体的过渡范围。过去，作为水凝胶材料，有相对较大的中低硬度。我国在加工水泥时，通常要求粗骨料的硬度远远超过混凝土的强度，其中水泥石和过渡范围常作为影响作用强度提高的重要成分。因此，长期以来，人们只关心如何调整混凝土的水化过程。通过添加水泥外加剂和矿化混凝土外加剂，可以改变水泥石过渡带的性质和空间结构，提高混凝土的硬度。越多越好，但人们还没有认真考虑粗糙集的功能。要求Sl352-2006和sl677-2014测试水利工程用砂石骨料^[2]。在粗骨料的选择上，一般要求公司首先确定其各项现代化技术能力指标能够满足工程建设的技术要求，并在实验室通过筛选确定粗骨料的级配和粒径。

1石料的级配试验流程SL352-2006《水工混凝土试验规程》

(1）通过四等分选择并风干测量样品。如果骨料最大尺寸为20 mm，骨料质量应大于10kg如果骨料最大尺寸为40 mm，骨料质量应高于20kg；如果骨料最大尺寸为80 mm，骨料质量应高于50kg；如果骨材料的最大粒径为150 mm，其质量应大于2000kg。

(2）小批量粗略筛选，直到每分钟通过量小于样品总体积的0.1%。此外，还需要能够确定各筛平均残留层的设计厚度，并将均匀层的设计厚度与国内样品的最大不同粒径进行对比，确保设计厚度一般低于国内最大粒径，一旦达到国内最大粒径，则需要先将筛分为两部分，然后再进行研究或筛选。

(3）称量每个筛子的剩余量（对于大于150毫米的颗粒，也称量它们并计算百分比）。

(4）测试结果的处理包括：A.计算筛余物的百分比。最具体的计算教学方法是将每个筛子上筛子的剩余功率乘以样本工作量的百分比。精确到0.1%。B.计算累计剩余百分比，具体的计算教学方法是将各筛剩余百分比与超过该筛的各筛剩余百分比的比例相加。为了增加试验结论的准确性和科学性，有必要使用两个测量值的平均值作为试验结论。筛选后，必须将底盘的剩余功率加到每个尺寸的剩余功率中，并将它们的总和与原始样本数进行比较。如果它们之间的误差超过1%，必须重新测试。

2石料的级配要求SL677-2014《水工混凝土施工规范》

(1）首先粗骨料质量要硬，同时颜色要干净，层要匹配好；

(2）粗骨料可分为四个等级：小石、中石、大石和特大石。小石头的粒径为5-20微米，中石头的粒径为20-40微米，大石头的粒径为40-80微米，大石头的粒径为80-150(120）微米。

(3）加强各级对骨材料超径和活死径含量的管理。在原筛孔尺寸试验中，超大尺寸控制标准小于5%，而中小尺寸控制标准小于10%。然而，对于超大筛和超大筛（方孔）的试验，超大极限标准为零，但小于2%。

(4）各级不同骨料应避免分离。粒径为5-20微米的小石头应使用孔径为10微米的中等直径筛子进行测试；对于粒径为20-40微米的中结石，应使用孔径为30微米的中径筛进行检测；对于粒径为40-80微米的中、大型结石，应分析孔径为60微米的中径筛进行检测；对于粒度为80-150微米的中型和特大型石材，应使用孔径为115微米的中径筛进行测试。

3石料颗粒级配分析的实践数据

笔者收集了2018年上半年30个地方水利工程送检的石屑分析数据。Sl677-2014指出生产过剩和压下直径应在40%-70%范围内，只有19个样品合格（生产过剩和压下直径用原孔筛检验），合格率仅为63.3%。但如果用GB/T14685-2011《建筑用碎石、卵石》进行试验，以下粗骨料级配情况良好。

4石料颗粒级配对混凝土性能的影响

对于粗骨料来说，最大粒径分布的控制对粗骨料的质量影响很大，因为粗骨料的特性主要与混凝土的特性有关，最大粒径与粒径之间的协调性影响很大，影响主要包括：(1）合理的骨料级配有助于降低孔隙率，从而减少水泥砂浆用量，节约混凝土，从而降低成本。

(2）混凝土材料用量的减少也可能通过减少混凝土结构的收缩来降低水化热，这对大体积混凝土结构的施工非常重要和有利。(3）良好的粒径分布还可能增加相同条件下不同水量下混凝土结构的和易性，带来可观的经济效益。(4）目前评价粒度分布主要有三个发展方向。一是高密度低孔隙度的分类效果好。二是指表面积理论。通过这种管理理论的研究，可以指出，当骨料的表面积越来越小时，其表面被加工涂覆的水泥浆量就会越来越少，所以这种分级方法对来说是最好的分级^[3]。第三，涉及粒子干涉理论。在这一理论中，最佳级配是上层骨料的空间正好等于下层骨料的粒径，并且下一层骨料不受干扰地被填充。根据上述三种理论，最优级配实际上是一个非常相似的概念，但在实际使用中存在一些问题。由于石材的尺寸越大，其表面积越小，导致混凝土的使用量减少，这将减少砂浆的总量，提高砂浆的强度，因此，有必要选择尺寸更大的石材。但是，需要注意的是，砾石颗粒越大越好。相反，由于不同颗粒的尺寸较大，建筑砾石出现一些问题的概率会不断上升。同时，颗粒较大的建筑碎石在混凝土施工处理过程中会快速沉降，会产生较大的社会和环境影响。研究建筑混凝土粒径的主要分布可能会大大降低建筑混凝土的强度。如果粒径小，也会增加石材的表面积和孔隙率。这将大大增加水泥用量，进而增加成本。(5）水泥的经济性和可用性也会引起级配的影响，级配不仅会影响水泥的强度，还会影响水泥的抗渗性和耐久性。最佳的骨料级配必须是最小的孔隙率、较小的总表面积和少量的毛细颗粒。

5想法和建议

针对施工过程中的使用情况，从材料来源上控制粗骨料的级配有以下两种方式：一是项目开工确认材料来源后，可按要求将所需的粗骨料级配交给生产经营管理单位，按要求统一供应材料， 但一个单位不允许随便采购成品（因为很多材料厂可以要求自己按照GB/T14685或JGJ 52的技术制造不合格的水利建设工程）^[4]。二是在现场划分粒度，按照适当的比例综合系统使用。 通过GB/T14685和SL352，可以同时监测粗骨材料的质量。根据GB/T14685，判断其级配是否可以使用同强度等级的水泥。Sl352用于测试粗骨料的其他参数（尤其是泥块含量和含泥量）是否能满足水工混凝土的技术要求。

参考文献：

[1]水利工程中间产品质量检测频次及依据[J].中国水能及电气化，2021(04):68-70.

[2]薛娟,陈安,姜斌.地方水利工程粗骨料检测发现的问题及建议[J].珠江水运,2019(17):88-89.

[3]陈光能.水利工程混凝土施工技术及其质量控制策略[J].城市建设理论研究(电子版),2018(29):159.

[4]杨迪.水利工程中砂石骨料对混凝土性能的影响分析[J].科技资讯,2015,13(19):79-80.