砂率是指混凝土中砂子所占砂、石質(zhì)量和的百分率,砂率是混凝土配合比的關(guān)鍵參數(shù)之一。在混凝土體系中,砂子和膠凝材料漿體組成砂漿填充石子間孔隙并包裹在其表面起潤(rùn)滑作用作用。因此,與石子相比,砂子具有更大的比表面積,砂率的變化會(huì)導(dǎo)致骨料總的表面積發(fā)生變化,同時(shí)也會(huì)引起骨料空隙率和粗骨料相對(duì)含量的變化,進(jìn)而對(duì)混凝土拌合物的和易性及硬化后混凝土的強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生影響。
(1)砂率對(duì)對(duì)流動(dòng)性的影響
在漿體用量一定的條件下,砂漿填充、包裹在骨料表面以減小粗骨料間的摩擦阻力,起整體潤(rùn)滑作用。當(dāng)砂率過小時(shí),漿體與砂組成的砂漿也相對(duì)較少,不足以填充粗骨料間的空隙并包其表面,難以起到潤(rùn)滑作用,粗骨料間具有較大的摩擦力,混凝土拌合物的流動(dòng)性較差。
隨著砂率的增加,砂漿體積逐漸增加,在一定范圍內(nèi),砂漿的填充和包裹作用明顯改善粗骨料間的摩擦力,混凝土拌合物的流動(dòng)性提高。在繼續(xù)增加砂率,隨著砂用量的增加,粗、細(xì)骨料的表面積明顯增大,一定數(shù)量的漿體不足以填充粗、細(xì)骨料間的空隙并包裹其表面,不能有效降低骨料間的摩擦力,同樣會(huì)導(dǎo)致混凝土拌合物的流動(dòng)性變差。
(2)對(duì)粘聚性和保水性的影響
砂率減小時(shí),骨料總的表面積減小,其表面吸附水分的能力明顯降低,使混凝土拌合物的粘聚性和保水性均變差,易嚴(yán)生泌水、離析和流漿現(xiàn)象。隨著砂率的增大,骨料的比表面積增加,混凝土拌合物的粘聚性和保水性將得到改善。但砂率過大,當(dāng)一定數(shù)量的水泥漿不足以包裹骨料表面時(shí),則粘聚性反而變差,混凝土拌合物容易發(fā)生崩坍、發(fā)散、粘聚性差。
(3)砂率對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響
砂率對(duì)強(qiáng)度的影響雖然不想水膠比那樣明顯,但砂率對(duì)混凝土?xí)a(chǎn)生一定的影響,其影響程度與水膠比大小有關(guān)。當(dāng)水膠比大于0.4時(shí),混凝土的受壓破壞主要發(fā)生在水泥石自身及其與骨料的粘接界面發(fā)生破壞,而水泥石的強(qiáng)度及其與粘接界面的強(qiáng)度主要取決于水泥的強(qiáng)度和水膠比。因此,當(dāng)水膠比較大時(shí),砂率對(duì)混凝土強(qiáng)度影響表現(xiàn)的不明顯。但當(dāng)水膠比小于0.40時(shí),水泥石和粘結(jié)強(qiáng)度有較大的提高,混凝土的抗壓破壞除發(fā)生水泥石自身和與骨料粘接面以外,還包含骨料自身的破壞。
在配合比設(shè)計(jì)時(shí),選用的砂率較大,就增加了粗、細(xì)骨料總的表面積,使混凝土拌合物的粘聚性嚴(yán)重變差,甚至于出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象,導(dǎo)致混凝土的各組成材料之間的結(jié)合力下降,混凝土硬化后強(qiáng)度會(huì)降低。但如果砂率過小,則漿體過于富余,在混凝土成型過程中,在自重及強(qiáng)力振實(shí)的條件下,更容易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。如果混凝土拌合物泌水嚴(yán)重,就會(huì)造成以下不良影響:第一,形成大量的泌水道,增大了混凝土內(nèi)部的孔隙率,從而降低混凝土的強(qiáng)度;第二,在粗骨料及水平鋼筋的下緣,由于泌水作用出現(xiàn)水膜,水膜蒸發(fā)后將形成空隙,降低了混凝土的強(qiáng)度及混凝土與鋼筋之間的握裹力;第三,泌水使表層混凝土的水膠比增大,形成了所謂的浮漿層,而浮漿層在硬化后強(qiáng)度很低;第四,泌水還會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部不均勻,增加混凝土硬化過程中的收縮,同樣會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。砂率選擇較為合理時(shí),混凝土拌合物既可以獲得良好的工作性能,提高混凝土硬化后的強(qiáng)度。
(4)對(duì)混凝土耐久性的影響
砂率看似與混凝土耐久性之間并沒有直接的關(guān)系,砂率往往通過對(duì)混凝土拌合物工作性的影響對(duì)混凝土硬化后的耐久性產(chǎn)生影響。合適的砂率是混凝土拌合物具有良好的工作性,便于振搗、密實(shí),在一定程度上可提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性,提高抵抗外部侵蝕性介質(zhì)的破壞作用,有效降低侵蝕的程度和延緩侵蝕的發(fā)展速度。而對(duì)于處于凍融環(huán)境中的混凝土,其抗?jié)B性的好壞,將決定著混凝土抵抗受凍破壞的能力。砂率過大或過小,均會(huì)造成混凝土拌合物流動(dòng)性降低,一方面使混凝土不易拌合均勻,均質(zhì)性差;另一方面,使混凝土在澆筑過程中,不易被振搗密實(shí),澆筑后在其內(nèi)部和模板的內(nèi)側(cè)容易形成蜂窩和空洞,表面也易形成麻面,增大硬化混凝土內(nèi)部的孔隙率。此外,砂率過小使混凝土保水性下降,泌水通道增加,增大混凝土內(nèi)部連通孔隙的數(shù)量,降低混凝土的抗?jié)B性能。
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