混凝土中砂子及石子的用量确定方法

1.砂子用量的确定

测出配合比设计所用的砂子的紧密堆积密度和石子的空隙率p，由于混凝土中的砂子完全填充于石子的空隙中，每立方米混凝土中砂子的准确用量为砂子的紧密堆积密度乘以石子的空隙率。按照这一思路，要实现砂浆对石子的包裹，当混凝土配制使用的砂子和石子的技术参数确定后，每一方混凝土中砂子的用量是固定的，与混凝土的强度等级没有关系。即只要使用了同一批的砂石料，从C10~C100的各强度等级混凝土，单方混凝土使用的砂子量都是一样的。则砂子用量计算公式如下：                            

2.砂子润湿用水量的确定

根据水泥标准胶砂检测方法，水泥检测用的水一部分用于水泥，使之达到标准稠度，另一部分用于润湿标准砂，使砂子表面润湿，这样做出来的水泥胶砂强度为水泥标准强度。在混凝土配合比设计过程中，胶凝材料实际上是一种复合水泥，在标准稠度条件下，只要干砂润湿使用的水与标准砂润湿使用的水对应，水泥的强度和混凝土的强度就是对应的。我们可以通过标准砂的润湿水量求得混凝土用干砂子用水量的合理取值围，由于预拌混凝土生产企业使用的水泥主要有普通水泥、矿渣水泥和复合水泥，因此我们以这三种水泥为对比基准进行润湿砂子合理用水量取值范围的计算，见表1。

表1 砂子用水量计算依据

注：检测时使用450g水泥，1350g标准砂，225g水

由于混凝土生产企业使用的水泥主要有普通水泥、矿渣水泥和复合水泥，根据水泥检验数据的计算推导可知，润湿砂子不影响混凝土强度的合理用水量范围在5.7%～7.7%之间，我们以下限5.7%作为混凝土中干砂子用水量最小值计算的基准，砂子合理的最小润湿水量等于5.7%乘以干砂子用量求得，以上限7.7%作为混凝土中干砂子用水量最大值计算的基准，砂子合理的最大润湿水量等于7.7%乘以干砂子用量求得：

即W_2min= 5.7%×S

W_2max= 7.7%×S

1.石子用量的确定

根据混凝土体积组成石子填充模型，计算过程不考虑含气量和砂子的孔隙率。用石子的堆积密度值扣除胶凝材料的体积以及胶凝材料水化用水的体积对应的石子量，即可求得每立方混凝土石子的准确用量。按照这一思路，为了保证强度同时实现砂浆对石子的包裹，当混凝土配制使用的砂子和石子的技术参数确定后，每一方混凝土中石子的用量随着混凝土强度等级的提高，由于胶凝材料体积增加，所以石子的量是减少的。即只要使用了同一批的砂石料，从C10~C100的各强度等级混凝土，单方混凝土使用的石子用量越来越少，这个结果与以前的观点完全不同，则石子用量计算公式如下：

2.石子润湿用水量的确定

现场测量石子的堆积密度，空隙率和吸水率，用吸水率乘以石子用量即可求得润湿石子的合理用水量：

W₃ =G×吸水率

通过以上计算，可得混凝土搅拌胶凝材料所用水量为W₁；

润湿砂子所需的水W₂；

润湿石子所需的水W₃；

混凝土总的用水量W = W₁ + W₂ + W₃

由上可知，混凝土体积组成石子填充模型是适用于C10~C100强度等级多组分混凝土配合比设计的数学模型，经过数学推导得到混凝土配合比设计中水泥、掺合料、砂、石、外加剂和拌合用水量等组成材料的准确计算公式，解密了混凝土各组成与强度之间的定量关系，实现了现代混凝土配合比设计和强度的科学定量计算。在此基础上我们编制了混凝土配合比设计计算软件，提出了预湿骨料生产工艺，应用于重点工程的预拌混凝土生产，取得了良好的技术经济效果。

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