石子粒徑的選擇在混凝土工程中至關重要,它直接影響混凝土的強度、工作性能以及工程造價。以下是從多個維度綜合考慮選擇石子粒徑的建議:
一、結構安全與構件尺寸限制
截面尺寸限制:石子的最大粒徑不得超過構件最小截面尺寸的1/4。例如,對于300mm寬的梁截面,石子的最大粒徑應不超過75mm。
鋼筋凈距限制:石子的粒徑也不應超過鋼筋間最小凈距的3/4。若鋼筋凈距為40mm,則石子的最大粒徑應不超過30mm。
特殊結構要求:對于薄壁結構(如厚度≤100mm的墻板)或預應力構件,通常限制石子粒徑≤20mm,以避免骨料堆積導致蜂窩、麻面等質量問題。
二、強度等級與性能要求
高強度混凝土:對于C60及以上強度等級的混凝土,優選粒徑≤20mm的碎石,通過增加骨料比表面積提升水泥漿粘結力,從而提高抗壓強度。
中低強度混凝土:在滿足結構要求的前提下,中低強度混凝土(C30-C50)的石子粒徑可適當放寬至40mm,以降低成本。例如,基礎墊層常用粒徑60-80mm的粗骨料。
三、施工工藝與設備限制
泵送施工:在泵送施工中,石子的最大粒徑不應超過輸送管徑的1/3。例如,125mm管徑對應40mm粒徑的石子,以防止堵管。
振搗工藝:高頻振搗設備適用于小粒徑石子(20-30mm),而人工振搗則可放寬至40mm。
攪拌機限制:強制式攪拌機允許的最大石子粒徑為80mm,而自落式攪拌機則需≤60mm。
四、耐久性與特殊要求
抗滲混凝土:對于抗滲混凝土,石子的粒徑應≤40mm,并通過調整級配減少孔隙率,以提高抗滲性能。
抗凍混凝土:優選粒徑≤20mm的連續級配石子,以降低水分滲透結晶破壞的風險。
五、經濟性考慮
成本節約:在滿足技術要求的前提下,選擇合適粒徑的石子可以降低成本。例如,粒徑60mm的石子單價較20mm的降低約15%,同時可減少10%-15%的水泥用量。
級配平衡:采用雙級配(如5-20mm與20-40mm)混合的石子,既可降低成本,又能保證混凝土的密實度和強度。
六、特殊場景補充要求
裝飾混凝土:粒徑需與飾面紋理匹配,露骨料工藝常用10-15mm粒徑的石子。
大體積混凝土:基礎承臺等結構可放寬至150mm的石子粒徑,但需配合緩凝劑防止溫度裂縫。
操作建議
在設計階段,應優先按結構要求確定石子粒徑范圍,再結合施工條件進行調整。最后,通過試配驗證混凝土的和易性與強度,確保石子粒徑的選擇滿足工程需求。
綜上所述,選擇石子粒徑時需綜合考慮結構安全、強度等級、施工工藝、耐久性、經濟性以及特殊場景要求等多個因素。通過科學合理的選擇,可以確保混凝土的質量、性能和成本效益達到最佳平衡。