骨料种类与物理性质及建筑材料

骨料在混凝土整体中大约占70％～80％的比例，骨料的坚硬性、颗粒大小及形状、粗细骨料之间的比例，其中泥土、有机质等杂质的存在对混凝土的性能均产生较大的影响。按照粒径的大小骨料分为细骨料和粗骨料。粒径小于或等于5mm的颗粒状材料称为细骨料，粒径大于5mm的颗粒状材料称为粗骨料。常用的细骨料有河砂、山砂，粗骨料有碎石和卵石，建筑工程中使用的混凝土粗骨料粒径一般不超过40mm，而在道路、水工等大体积工程中混凝土粗骨料的粒径可达到80mm。

1.表观密度、堆积密度、空隙率

骨料的表观密度是指骨料颗粒单位体积（包括颗粒内部的孔隙在内）的质量，堆积密度是指骨料在堆积状态下单位体积（包括颗粒之间的空隙在内）的质量，单位为kg/m3。表观密度反映骨料颗粒的密实和坚硬程度，堆积密度则反应颗粒大小不一的颗粒堆积在一起时填充效果、颗粒级配的好坏。根据堆积的紧密程度，堆积密度分松散体积密度和紧密体积密度，不经过人工振实、自然堆积状态下称为松散体积密度。通常混凝土用骨料的密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1350kg/m3，而在振实状态下的紧密堆积密度可达到1600～1700kg/m3。骨料在堆积状态下颗粒之间的空隙体积占总堆积体积的百分比叫做空隙率，为了形成良好的骨架，和最大限度地填充混凝土内部的空间，要求粒径不同的骨料颗粒要合理搭配，级配良好，使其空隙率越小越好，通常用于混凝土骨料的空隙率要小于47％。

骨料的表观密度、堆积密度及空隙率是进行混凝土配合比计算所必需的原始数据，同时影响混凝土内部骨架的坚硬程度和颗粒级配，从而影响混凝土的性质。在准备原材料和组织施工过程中，骨料的表观密度和堆积密度是计算材料数量、设计堆放场地以及安排运输工具的依据。

2.骨料的含水状态

骨料有四种不同的含水状态，即干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态，如图5-1所示。所谓干燥状态是指骨料内部不含水或接近于完全不含水状态；气干状态是指骨料内部含有的水分与所处环境的大气湿度达到相对平衡，骨料在所处的大气环境中吸收水分与放出水分的行为达到相对动态平衡，此时骨料中所含水分占骨料干重的百分率，即含水率叫做平衡含水率；饱和面干状态是指骨料内部孔隙达到吸水饱和，而表面没有多余水分的状态，处于饱和面干状态时骨料的含水率称为饱和面干吸水率，饱和面干吸水率反映了骨料内部的密实程度，饱和面干吸水率越小，表明骨料内部孔隙越少，骨料质地越坚实。湿润状态是指骨料的内部吸水饱和，且表面还附有一层自由水的状态。

图5-1　骨料颗粒的含水状态

骨料的含水状态影响拌合混凝土时的用水量及混凝土的工作性。如果使用干燥或气干状态的骨料，在混凝土拌合物中，骨料将吸收水泥浆中的水分，使混凝土的有效拌合水量减少。而湿润状态下的骨料，在混凝土中将放出水分，使水泥浆稠度变稀，同样影响加水量的准确性。从理论上讲，使用饱和面干状态的骨料，在混凝土中既不会吸收水分，也不会放出水分，能准确地控制用水量，但是在实际施工中难以将骨料全部处理成饱和面干状态。(www.xing528.com)

对于较坚固密实的骨料，气干状态的含水率和饱和面干吸水率相差不大，多在1％左右。所以在试验室试配混凝土时，一般以干燥状态的骨料为基准进行计算；在工业与民用建筑工程中，多以气干状态的骨料为基准进行混凝土配合比设计。而在大型水利工程中多按饱和面干状态的骨料来设计混凝土的配合比。在实际工程中，按某种含水状态的骨料计算配合比后，在使用骨料之前必须测定骨料的实际含水率，并进行换算，求出施工配合比。

3.骨料的颗粒形状和表面特征

骨料的颗粒形状是不规则的，如图5-2所示，根据产地和加工方法，有的颗粒三维尺寸比较接近，也有薄片状的或细长针状的，有的带棱角，有的呈圆滑形状，表面的粗糙程度也不相同。从有利于混凝土的施工来考虑，希望骨料尽量接近球形，棱角少，表面光滑，使混凝土拌合物的和易性好；而从有利于强度来考虑，带棱角的、接近立方体的颗粒骨架搭接性能好，强度高，表面比较粗糙的骨料对提高骨料与水泥凝胶体的界面强度有利。因此，在实际工程中应根据所要求的混凝土强度和施工方法，合理地选择骨料的品种。

图5-2　骨料的颗粒形状

有些薄片状或细长的骨料颗粒分别称为片状或针状颗粒，这两种颗粒形状的骨料在受力时容易折断，不利于骨架整体强度；同时在拌合物中不易搅拌，对混凝土的力学性能和施工性能均不利。因此，要求混凝土用粗骨料中的针状和片状颗粒总含量不能超过一定的限值。

骨料的表面特征指颗粒表面的粗糙或光滑程度。天然卵石、河砂等骨料由于长期受水流冲刷和磨砺，粒形圆滑，缺少棱角，且表面光滑，对拌合物的和易性有利。但是与水泥凝胶体的粘结性差，相互搭接形成骨架的性能也差，因此对强度不利。机械破碎的碎石和山砂棱角分明，表面粗糙，相互之间搭接能形成坚固的骨架，与水泥浆体的粘结性强，有利于提高强度；但表面需要用较多的水泥浆包裹，颗粒之间需要较厚的水泥浆层来润滑。在实际工程中要根据工程所要求的强度和工作性指标综合考虑选取骨料。