（1）骨料于混凝土的關鍵意義

在建筑材料的浩瀚領域中，混凝土無疑是最為關鍵的基礎材料之一，而骨料作為混凝土的核心組成部分，其重要性不言而喻。從用量的維度審視，在普通混凝土的構成體系里，其容重通常穩定在 2380kg/m3的水平上下波動，而其中砂石骨料的使用量頗為可觀，一般能夠達到 1800kg/m3左右，這一數據直觀地表明了骨料在混凝土中所占的比重超過了四分之三，占據著主導性的地位。

骨料對于混凝土而言，宛如人體的骨骼系統，是賦予混凝土穩定形狀和堅實強度的關鍵支撐要素。倘若將混凝土類比為一座宏偉的建筑結構，那么骨料便是這座建筑的承重框架，它不僅為混凝土提供了基本的形態架構，使其能夠在各種工況下維持既定的形狀，還通過自身的物理特性顯著增強了混凝土的承載能力，使其足以抵御來自外部的各類荷載作用，從而確保建筑結構在長期使用過程中的穩定性和安全性。

（2）骨料級配的精準衡量指標

衡量骨料質量的參數紛繁復雜，涵蓋了砂子細度、石子壓碎值、含泥量、含粉量、表觀密度、針片狀含量、有害物含量、堅固性指標等多個方面。然而，在這眾多指標中，篩分級配脫穎而出，成為了理解骨料特性及其對混凝土性能影響的關鍵切入點。

砂篩分的累計篩余、分計篩余及細度計算↓↓↓

在深入探究骨料級配這一關鍵領域之前，充分理解與之緊密關聯的若干基礎概念是至關重要的，其中篩余量、分計篩余以及累計篩余等概念猶如基石，奠定了我們對骨料顆粒分布特征認知的基礎。以下將詳細闡述這些概念在砂子篩分實驗中的具體呈現以及相互關系，進而揭示骨料級配的奧秘。

進行篩分實驗時，需要運用一系列不同孔徑的試驗篩，這些試驗篩的精準選擇和合理使用是獲取準確數據的關鍵前提。對于細骨料，通常采用方孔篩作為主要的篩分工具，其篩孔尺寸依據特定的標準和實際需求，從大到小依次排列為 9.5、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm 等多個精確級別。在開展細度實驗的初始階段，首要任務是運用孔徑為 10mm 的篩子，將粒徑超過這一尺寸的砂粒有效過濾去除，以確保后續實驗所針對的砂粒群體具有一致性和代表性。

隨后，將精心稱取的 500g 干燥砂試樣放置于后六個篩子中，并配備上篩底和篩蓋，通過專業的搖振設備進行充分且均勻的篩分操作。這一過程需要嚴格遵循既定的實驗規范和操作流程，確保每一個篩子上的砂粒分布能夠真實反映其在原始試樣中的比例關系。在完成搖振篩分后，依據嚴謹的實驗要求，精確測定每層篩子上所留存砂粒的質量，并由此計算得出相應的“累計篩余β”數值。

這些累計篩余β數值并非孤立存在，而是通過一個經過科學推導和廣泛驗證的公式，即砂細度計算公式：μf=(β2+β3+β4+β5+β6－5β1 )／(100－β1)，來進一步計算得出砂子的細度結果μf。這一公式綜合考慮了不同篩層上砂粒的累計分布情況，能夠精準地量化砂子的粗細程度，為評估細骨料的質量和性能提供了關鍵的量化指標。

不僅如此，借助于“分計篩余α”這一重要參數，并緊密結合行業內公認的標準規范，我們能夠對試樣級配的整體分布態勢進行全面且深入的判斷。分計篩余α是指某一篩層上的篩余量占試樣總質量的百分比，通過對各個篩層的分計篩余進行細致分析，可以清晰地洞察到不同粒徑砂粒在試樣中的占比情況，從而直觀且精準地掌握骨料級配的詳細情況，包括其顆粒組成的均勻性、連續性以及不同粒徑區間的分布比例等關鍵特征。

在粗骨料石子的級配分析中，同樣采用基于“分計篩余α”的方法進行深入研究，盡管其基本原理與細骨料的分析方法一脈相承，但由于石子的物理特性和使用場景的差異，在實驗操作的具體細節上存在一些細微的差別。石子的篩分實驗過程與砂子篩分實驗在整體流程上具有相似性，然而其所使用的方孔篩的篩孔直徑相對較大，以適應石子較大的粒徑范圍。這些篩孔直徑從小到大依次為 2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5mm 等幾個特定級別。通過對不同孔徑篩子上石子顆粒的精確篩分和質量測定，結合分計篩余α的計算和分析，能夠構建起粗骨料級配的詳細圖譜，為深入了解粗骨料在混凝土中的作用機制以及優化其級配設計提供了堅實的數據支撐和理論依據。 

（1）工作性能維度下的骨料級配效應

在混凝土的實際應用場景中，工作性能的優劣直接關系到其施工的便利性與質量的穩定性，而骨料級配在這其中扮演著關鍵角色，其對不同強度等級混凝土工作性能的影響呈現出復雜且獨特的規律。

針對 C30 強度等級的混凝土，當采用三級配粗骨料進行制備時，如特定的 C30 - 4 配比組合，其展現出了較為突出的工作性能特征。具體表現為坍落度達到了相對較大的數值，這意味著該混凝土在流動性方面表現出色，能夠在澆筑過程中更為順暢地填充模板的各個角落，減少施工過程中的堵塞和不均勻現象。同時，其抗離析性能也表現良好，這得益于三級配粗骨料之間形成的較為穩定的骨架結構，使得粗細骨料以及水泥漿體在攪拌、運輸和澆筑過程中能夠保持良好的整體性，有效避免了因骨料與漿體分離而導致的混凝土性能不均問題。

然而，在 C60 高強度等級的混凝土體系中，情況則有所不同。同樣采用三級配粗骨料制備的 C60 混凝土，其坍落度明顯偏小，這是由于高強度等級混凝土往往需要更高的水泥漿體含量來包裹骨料并保證其強度發展，而三級配粗骨料較大的顆粒尺寸相對減少了漿體的有效填充空間，從而降低了流動性。但值得注意的是，在 C60 混凝土的多種配比嘗試中，C60 - 2 混凝土（其中 3 - 8mm 骨料占比 20%，15 - 25mm 骨料占比 80%）卻呈現出最大的坍落度，這表明特定的骨料級配優化能夠在一定程度上改善高強度混凝土的流動性。盡管如此，從整體上看，C60 混凝土由于其水泥漿體的高粘性和骨料的緊密堆積，其抗離析性能普遍優于 C30 混凝土，這為其在復雜施工條件下保持結構完整性提供了有力保障。

（2）力學性能視域中的骨料級配作用

即使在混凝土的配合比嚴格保持一致的情況下，僅僅因為粗骨料級配的細微差異，混凝土在各個齡期的強度發展軌跡也會產生顯著的變化，這深刻揭示了骨料級配在混凝土力學性能塑造中的關鍵作用。

以 C30 混凝土為例，當采用小粒徑骨料制備的 C30 - 1 混凝土時，其在 7d、28d 和 90d 的抗壓強度測試中均表現出相對較低的數值，分別僅為 23.9MPa、31.5MPa 和 37.3MPa。這是因為小粒徑骨料在混凝土中形成的骨架結構相對較弱，無法有效地傳遞和分散外部荷載，導致水泥漿體在早期承受了較大的壓力，而其強度發展尚未充分，從而影響了整體強度表現。

與之形成鮮明對比的是，C30 - 2 和 C30 - 3 混凝土由于其粗骨料級配的優化，使得骨料與水泥漿體之間的協同作用得到增強，各齡期強度均有不同程度的提升。特別值得關注的是 C30 - 4 混凝土，盡管其 7d 強度相對較低（僅為 23.5MPa），但隨著時間的推移，其 28d 和 90d 強度卻高達 36.9MPa 和 42.1MPa，相較于 C30 - 1 分別實現了 17%和 13%的顯著增長。這充分彰顯了三級配粗骨料在配制 C30 混凝土時，能夠為后期強度的持續提升提供有力支撐，其原因在于合理的三級配粗骨料能夠在混凝土內部構建更為緊密和穩定的骨架結構，隨著水泥水化反應的持續進行，骨料與硬化漿體之間的界面粘結不斷增強，從而有效提升了混凝土的整體承載能力，為建筑結構的長期穩定性奠定了堅實基礎。

對于 C60 高強度等級混凝土，粗骨料級配對其早期強度的影響規律與 C30 混凝土具有一定的相似性，即大粒徑粗骨料所占比例較高時，混凝土的早期強度相對較高。例如，采用三級配粗骨料制備的 C60 - 4 混凝土在各齡期強度表現相對較低，這是由于大粒徑粗骨料在早期難以被水泥漿體充分包裹和粘結，導致強度發展受限。而采用 3 - 8mm 和 15 - 25mm 特定級配組合的 C60 - 2 混凝土，其 7d、28d 和 90d 強度達到了 46.6MPa、67.9MPa 和 70.4MPa 的卓越水平，這表明對于高強度等級混凝土，精準的粗骨料級配優化能夠顯著提高其強度性能，滿足工程對高強度混凝土的嚴格要求。這背后的機理在于，合理的粗骨料級配能夠優化混凝土內部的微觀結構，使得骨料與水泥漿體之間的界面過渡區更加致密和均勻，從而提高了混凝土的整體強度和耐久性。

（3）耐久性能范疇內的骨料級配關聯

混凝土的耐久性作為衡量其長期服役能力的關鍵指標，與混凝土內部的微觀結構，尤其是連通空隙含量密切相關，而骨料級配在其中發揮著不可或缺的作用。

研究發現，在某些混凝土配比中，如小粒徑粗骨料含量較高的 C30 - 1 和 C60 - 1 混凝土，其真空吸水率和氯離子擴散系數相對較大。這是因為小粒徑粗骨料的大量存在導致混凝土內部的空隙結構相對復雜和連通性增強，外界的侵蝕性介質（如水、氯離子等）更容易通過這些空隙通道侵入混凝土內部，從而加速了內部鋼筋的銹蝕進程，并引發混凝土基體的劣化反應，嚴重威脅混凝土結構的長期穩定性和安全性。

相比之下，其他級配的混凝土在真空吸水率和氯離子擴散系數方面未呈現出明顯的差異，這表明合理的骨料級配能夠有效控制混凝土內部的空隙分布，降低其連通性，從而提高其抵抗外界侵蝕的能力。進一步對比 C30 和 C60 混凝土可以發現，C60 混凝土的真空吸水率和氯離子擴散系數普遍低于 C30 混凝土，這充分說明了高強度等級混凝土由于其更為致密的微觀結構，在抵御外界侵蝕介質方面具有天然的優勢，其耐久性指標也相應更高。這是因為高強度混凝土在配合比設計上通常采用更低的水膠比和更優質的原材料，使得水泥漿體更加致密，同時合理的骨料級配進一步優化了內部結構，減少了侵蝕介質的滲透路徑，從而顯著提高了混凝土的耐久性，確保其在長期惡劣環境下能夠維持穩定的性能表現，為建筑結構的耐久性設計提供了重要的技術支撐和保障。