1　綜述

1.1　混凝土骨料特性

混凝土骨料是混凝土的重要組成部分，其重量或體積均占混凝土的80%以上，在水電工程中形象地將混凝土骨料生產(chǎn)系統(tǒng)比作混凝土大壩的“糧倉”，骨料在混凝土中的地位由此可見?；炷凉橇系母黜椞匦远贾苯踊蜷g接地影響著混凝土的各項性能指標(biāo)。

混凝土骨料的部分特性，如密度、抗壓強度、彈性模量、堅固性、堿活性、吸水率以及可碎性等，都是骨料巖石自身的一些物理化學(xué)性能，稱為混凝土骨料的自然特性。混凝土骨料根據(jù)其料源又可分為人工骨料和天然骨料，人工骨料的料源一般比較單一，礦物的自然特性相對比較穩(wěn)定，而天然骨料由于其原巖種類繁多，成因復(fù)雜，其自然特性也極其不穩(wěn)定。

混凝土骨料還有一部分特性（如粒徑大小、外觀形狀、級配、含泥量）細(xì)骨料的石粉含量及含水率等，這些特性都是在骨料生產(chǎn)過后才形成的特性，稱為混凝土骨料的人為特性。

1.1.1　混凝土骨料自然特性

（1）混凝土骨料密度。通常用表觀密度和堆積密度來描述混凝土骨料單位體積的質(zhì)量，表觀密度可以認(rèn)為就是物料的干密度；堆積密度是指骨料在自然堆積、未經(jīng)振實狀態(tài)下單位體積（該體積含骨料之間空隙）的重量，也稱為堆積密度，堆積密度不僅取決于表觀密度，還跟物料的空隙率有關(guān)系，所以堆積密度也可從一定程度上反映骨料的級配是否合理。

（2）混凝土骨料的堅固性。直接反映骨料在氣候或其他物理因素作用下抵抗破壞的能力。骨料的堅固性與原巖的節(jié)理、孔隙率、孔分布、孔結(jié)構(gòu)及其吸水能力等因素有關(guān)。當(dāng)水進入這些弱面及孔穴中，受凍后結(jié)冰膨脹，交變地結(jié)晶，膨脹壓力導(dǎo)致骨料沿弱面崩裂。故骨料的堅固性一般可以理解為抗凍性。

（3）混凝土骨料的堿活性。堿活性反應(yīng)是骨料中的活性二氧化硅（如蛋白石、玉髓等）或碳酸鹽類成分（如白云質(zhì)石灰?guī)r、方解石質(zhì)石灰?guī)r中的白云石等）在一定條件下與水泥中的堿產(chǎn)生的膨脹性反應(yīng)，破壞已硬化的混凝土。將這種可和強堿起破壞性反應(yīng)的骨料稱為堿活性骨料。在料源選擇時一般都應(yīng)盡量避免將有堿活性反映的原料用來加工混凝土骨料。

（4）混凝土骨料的跌落損失。骨料的跌落損失是針對混凝土粗骨料而言的，粗骨料的跌落損失與其原巖的抗壓強度、節(jié)理和裂隙密集度等因素有關(guān)，通過跌落試驗掌握粗骨料的不同高差、不同跌落次數(shù)的跌落損失規(guī)律，為半成品骨料或成品粗骨料在存儲、轉(zhuǎn)運時控制跌落高度提供依據(jù)，也便于控制混凝土入倉落差。

（5）巖石的可碎性和磨蝕指數(shù)?？伤樾允欠从车V物在加工生產(chǎn)過程中破碎的難易程度的指標(biāo)，巖石可碎性主要取決于料源礦物的抗壓強度，通常巖石的抗壓強度越高，破碎起來越困難，例如用天然的卵石生產(chǎn)混凝土骨料時，大部分天然卵石的抗壓強度很高，破碎很困難，那么就說其可碎性很差。當(dāng)然巖石的晶體結(jié)構(gòu)、裂隙與節(jié)理的發(fā)育程度也與巖石的可碎性有一定關(guān)系。巖石可碎性按抗壓強度分類見表1-1，即使同一料場的巖石其抗壓強度也會有差別，使用時一般取平均值。

巖石的磨蝕性是物料對粉碎工具（鋼棒、襯板等）造成一定程度磨蝕的性質(zhì)，巖石磨蝕性的主要因素是巖石的整體堅固程度和硬礦物含量，通常用磨蝕指數(shù)來反映這一性質(zhì)，磨蝕指數(shù)可通過物流磨蝕實驗確定。決定巖石磨蝕性的主要因素是巖石中的石英含量。在人工砂石料系統(tǒng)加工中，有些巖石含有大量的石英等能快速磨蝕設(shè)備的一些成分，導(dǎo)致其破碎或碾磨十分困難且生產(chǎn)成本很高。例如五強溪水電站混凝土骨料料源為莫氏硬度達(dá)7.0以上的石英砂巖，不僅巖石的抗壓強度很高而且磨蝕指數(shù)很大。因此，在進行混凝土骨料生產(chǎn)系統(tǒng)工藝設(shè)計和設(shè)備選型時須與礦物的可碎性和磨蝕性相適宜。

1.1.2　混凝土骨料人為特性

在水電工程中，混凝土骨料分為粗骨料和細(xì)骨料兩種，粗骨料也稱為碎石，粒徑在5～150mm范圍內(nèi)，細(xì)骨料也稱為砂，粒徑在0～5mm范圍內(nèi)。為了便于在混凝土拌制過程中調(diào)整骨料級配，以及減少其在存儲、轉(zhuǎn)運等過程中發(fā)生分離，一般把混凝土粗骨料分為多個等級，水工混凝土多為大體積混凝土。因此，把混凝土粗骨料分為150～80mm、80～40mm、40～20mm和20～5mm四個等級，分別稱為特大石、大石、中石和小石。

（1）粗骨料的主要特性。粗骨料的粒型一般要求比較飽滿、方圓，因為針狀或片狀的骨料會對混凝土結(jié)構(gòu)不利；粗骨料外觀要求干凈，表面不含泥和石粉；粗骨料的級配特性通常由超徑、遜徑和中徑篩余量三個指標(biāo)來衡量。

（2）細(xì)骨料的主要特性。

1）含水率和表面含水率、吸水率：細(xì)骨料的含水率和表面含水率主要用于拌制混凝土?xí)r修正水和細(xì)骨料用量。含水率和表面含水率是分別描述在烘干和飽和面干兩種狀態(tài)下的細(xì)骨料含水率，兩者的差值可近似地理解為骨料的吸水率。

2）細(xì)度模數(shù)：細(xì)度模數(shù)是反映細(xì)骨料中不同粒徑級配分布情況特性的指標(biāo)，細(xì)骨料的級配影響砂自身的空隙率。細(xì)度模數(shù)合理，會實現(xiàn)細(xì)粒填充中?？障?，細(xì)粒、中粒填充粗粒空隙的緊密充填，降低空隙率。這將有利于改善拌和物的和易性和硬化體的穩(wěn)定性，并節(jié)約水泥用量。

3）石粉：石粉是指細(xì)骨料中0.16mm以下顆粒，其中0.08mm以下顆粒在人工細(xì)骨料中稱微粒物料含量，在天然細(xì)骨料中則視為黏土、淤泥。在人工骨料生產(chǎn)中，根據(jù)工程的具體要求也可將其作為控制指標(biāo)。例如微粒物料適當(dāng)偏高對碾壓混凝土施工有利，澆筑抗沖耐磨混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等特殊混凝時微粒物料含量不宜過高。

混凝土骨料的自然特性和人為特性之間存在著內(nèi)在聯(lián)系，其自然特性好比已知條件，混凝土骨料的人為特性可認(rèn)為是要求或者說是目標(biāo)，那么如何根據(jù)已知條件來達(dá)到目標(biāo)，這就是骨料生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行管理的過程。例如玄武巖由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)在破碎過程中容易產(chǎn)生針片狀，那么在工藝設(shè)計時就需要考慮調(diào)整粒型的工藝或選擇產(chǎn)品粒型良好的破碎設(shè)備；性脆的巖石在破碎時產(chǎn)生的粉狀物較多，在工藝設(shè)計和設(shè)備配置時需要考慮調(diào)整石粉含量等，由于巖石特性的不同，則相應(yīng)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備選型也應(yīng)有所不同。