砂率的探究报告

摘要：混凝土已经成为目前世界上使用量最大的人工建筑材料,它的强度

以及各种性质受多种因素影响，其主要因素之一是砂率。本文旨在通过对砂率的认识研究，了解砂率对混凝土相关性质的影响以及在不同的实际情况下如何选择合理砂率使其强度符合各方面的要求。

关键词：砂率 合理砂率 混凝土

一、混凝土

广义的混凝土包括采用各种有机、无机、天然、人造的胶凝材料与粒状或纤维填充物相混合而成的固体材料。从远古时代起，中国埃及和古罗马的人们就用烧石灰，烧粘土，烧石膏及加火山灰最为胶凝材料配置了混凝土。1824年以水泥作为胶凝材料的混凝土开始问世，随后在1850年和1928年先后出现了钢筋混凝土和预应力混凝土。混凝土从此得到广泛应用。目前，它已是世界上用量最大、使用最广泛的土木工程材料。

普通混凝土是由水泥、粗骨料细骨料和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙，。使凝固前的混凝土具有流动性和可塑性，便于施工操作。水泥浆体在硬化之前起润滑作用、使混凝土拌合物具有良好的工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚实的整体。

混凝土在凝结硬化以前称为混凝土拌合物。 混凝土拌合物的性质在很大程度上决定了混凝土结构和构件的未来质量，硬化后混凝土的性能如何，与混凝土拌制、浇筑和密实成型过程密切相关。混凝土拌合物最重要的性能是和易性，是指拌合物易于施工操作并能获得质量均匀与成型密实的性能，包括流动性，保水性以及粘聚性。流动性：指砼拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。反应拌合物的稀稠程度，拌合物太稠，砼难以振捣，易造成内部孔隙，拌合物过稀，会分层离析（水泥砂浆和水份上浮，石子下沉），影响砼的均匀性。粘聚性：指砼拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在

运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使砼能保持整体均匀的性能。保水性：指砼拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。由于三者同时作用，所以三者之间既互相关联，又互相矛盾。如：流动性很大时，往往粘聚性和保水性差。反之亦然。粘聚性好，一般保水性较好。因此，所谓的拌合物和易性良好，就是使这三方面的性能，在某种具体条件下得到统一，达到均为良好的状况，处理好三者间的关系非常重要。而影响和易性的主要因素有水泥品种与细度、水泥浆数量、水灰比、砂率、骨料的性质、外加剂和掺合料以及环境的温度湿度时间的影响和施工工艺的影响，其中，砂率便是主要因素之一。究竟砂率是如何影响混凝土的和易性的，我们首先要认识砂率。

二、砂率

一、认识砂率

砂率(sand percentage )是指混凝土中，细骨料(粒径0.16—5mm) 占粗、细骨料总量的百分数，是质量比 ，也就是砂的重量占砂、石总重量的百分率。计算方法是：砂率（SP）= 砂的用量S/(砂的用量S＋石子用量G)×100% 由于混凝土是由胶凝材料(如水泥)、水和骨料等按适当比例配制，经混合搅拌，硬化成型的一种人工石材，其中的骨料主要分粗骨料和细骨料，而细骨料一般是砂，所以混凝土中，细骨料占粗、细骨料总量的百分数（砂率）对混凝 土的性质有着重要影响。

砂率的变动，会使骨料的空隙和总表面积发生改变（比如砂率减小，砂子的用量减少，空隙就会变大，表面积就会相应的变小），甚至是显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性产生明显的影响。同时，混凝土拌合物的性质在很大程度上决定了混凝土结构和构件的未来质量，硬化后混凝土的性能如何，与混凝土拌制、浇筑和密实成型过程密切相关。

在水浆数量不变的情况下，改变砂率对混凝土的影响，砂率增加时，水泥的数量相对明显不足，从而削弱了水泥对砂浆对砂子的润滑作用，过大的砂率是混合物流动性降低、和易性变差；相反，如果砂率过小，不能保证粗骨料之间有足够的砂浆层，削弱了砂浆对粗骨料的润滑作用，也会降低混凝土拌合物的流动性，从而影响拌合物的黏聚性和保水性，造成离析和水泥浆流淌等。因此，砂率过大或过小，都会降低拌合物的和易性。

砂率对泵送混凝土的工作性有着双重影响，首先，在一定范围内，增大砂率能够加强砂浆所引起的润滑作用，从而提高泵送混凝土拌合物的和易性。但是，若砂率超过一定范围，由于细集料总表面积增大，其表面所需的湿润水增多，在一定用水量的条件下，砂浆会变得过黏，从而使泵送混凝土拌合物的流动性变差。其次，若砂率过小，骨料间的孔隙变大，需较多的浆体填充空隙面，使润滑浆体减少，这就减弱了胶结浆体的润滑作用，同样会使泵送混凝土拌合物的流动性变差，而且会出现可泵性差，造成不易泵送，甚至堵泵等现象。

二、合理砂率

上文已经提到，不同的砂率会对混凝土产生不同的影响，甚至有时不合理的砂率会对混凝土产生致命的损害，那么就要求我们根据不同的工程要求和实际情况找出最优砂率，也就是合理砂率。

合理砂率，顾名思义就是大小适宜的砂率。工程上规定在用水量和水灰比（即水泥浆量）一定的前提下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好粘聚性及保水性的此时的砂率称为合理砂率。或者说，能使混凝土拌合物在满足所要求的流动性及粘聚性、保水性最优的情况下，水泥用量最少时的砂率。也就是说在保证拌合物最好和易性的条件下，能使水泥成本最小的砂率就是合理砂率。通常合理砂率数值会随着以下情况而变化：最大粒径大、级配好、表面光滑的粗骨料、砂子细，此时的合理砂率小；当施工要求混凝土拌合物流动性较大的时候，为了避免粗骨料离析，保证混凝土的粘聚性，可采用较大的砂率。比如说泵送混凝土的流动性要求就比人工搅拌和浇筑的混凝土的要求高，砂率就会相应的增大。

如何确定合理砂率？我们的研究思路是找出本地区在此种情况下的经验砂率数值，然后以此数值为中心向两边分别扩展10个单位数值，以2%的梯度向两边扩展做坍落度实验，记录每组实验坍落度数值和保水性和粘聚性的优差性，再根据此次工程的实际情况与要求确定其合理砂率。

三、砂率的研究意义

现如今，混凝土的应用范围已经非常大并且其扩张速度依然迅速，随着科技创新与建筑要求，越来越多的混凝土种类不断衍生，虽然那些高强度或者特种混凝土通过添加外加剂与掺合物来满足其本身要求，但是砂率作为影响混凝

土最基本性质的作用依然是不可忽略的。合理砂率不是一个固定值，所以我们更有必要根据不同的情况确定混凝土的合理砂率，以使其能够满足工程施工及强度要求，并且同时满足其利益最大化的要求。

参考文献：

叶志明 《土木工程概论》第三版 彭小芹 《土木工程材料》第二版

吴历斌 孙振平 颜拥东 王新有 《砂率对高性能混凝土的研究》建筑技术2002年第一期第三卷