骨料形状——精选推荐

骨料粒形会直接影响骨料空隙率大小，从而影响新拌混凝土性能。通常情况下，配制工作性满足同样要求的混凝土，采用表面粗糙、多角或者细长的骨料要比表面光滑、粒形较圆的骨料需要更多的胶凝材料浆体，进而影响硬化混凝土性能。

国内现行相关规范中对细骨料粒形尚无直接的试验方法、衡量指标和规范要求，目前主要通过空隙率和堆积密度来衡量；对粗骨料的粒形则大多通过规定针片状颗粒含量的限值来控制，如GB／T14685-2011《建设用卵石、碎石》和SL 352-2006《水工混凝土试验规程》中规定粗骨料中颗粒长度大于该颗粒所属粒径的平均粒径2.4倍者为针状颗粒，厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒，平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值。一般来说，比较理想的骨料颗粒形状接近于球形或正方形，针状和片状骨料性能较差。

通常情况下，碎石的针片状颗粒含量高于卵石；用颚式破碎机、辊式破碎机生产的碎石中的针片状颗粒含量高于圆锥式破碎机和反击式破碎机生产的碎石，有的工程通过增加一道反击式破碎机工序降低碎石中的针片状含量，达到骨料整形的目的；砂板岩、片岩等岩石轧制的碎石中针片状颗粒含量高于其他岩性岩石轧制的碎石。粗骨料中的针状、片状颗粒含量较多时，骨料空隙率增加，与浆体的接触面增加、摩阻力增大，不利滚动，从而使得混凝土和易性降低，在同样的浇筑条件下，不仅需要增加胶凝材料浆体用量，而且会不同程度地危害混凝土的强度和其他性能。因此，国内外相关规范对粗骨料中的

针片状颗粒含量限值均作了规定。如现行DL/T 5144-2001《水工混凝土施工规范》规定针片状颗粒含量一般不得大于15%，经试验论证后，限值可放宽至25%。

除前述针片状颗粒定义及其含量限值外，目前还有圆度( Roundness)、球度(Sphericity)、棱角度(angularity)、形状指数(Form index)、扁平度(Flat and elongated ratio)等指标来定性或定量形容骨料形状。其中圆度主要用来衡量颗粒的二维形状，圆度R=P2/4πA，其中P为骨料颗粒二维投影的周长，A为骨料颗粒二维投影的面积。对于圆形颗粒，其圆度为1，其他形状的颗粒圆度则大于l。圆度在很大程度上取决于原岩石的强度和耐磨性以及颗粒所受的磨损程度。对于碎石，颗粒形状取决于原材料的性质和破碎机的类型及其破碎比，即喂人破碎机的材料大小与加工后产品的大小之比。下表列出了英国相关规范BS EN 933—4：2008《Tests for geometrical properties of aggregates Deter-mination of particle shape—Shape index》中关于骨料圆度的简便而粗略的分类。 骨料颗粒形状分类（BS EN 933—4：2008） 类型 圆形 描述 完全水磨损或完全磨损 实例 河或海滨砾石；沙漠、海滨和风吹砂 不规则的 天然不规则，或部分磨损成形且有圆其他砾石；地上形边 或地下燧石 片状的 角状的 材料厚度较其他两向尺寸要小 片状岩石 在粗糙平面相交处形成的加工较好各种碎石、岩屑、的边 碎砂渣 — 细长的 普通角状材料，长度较其他两个方向尺寸大得多 片状和细长的 长比宽大得多，宽比厚又大得多 — 另一常用来形容骨料形状的指标是球度，球度可定义为颗粒表面积与其体积比的函数。球度与原岩的层理和解理有关，当颗粒用人工方法破碎时，还受破碎设备型式的影响。当颗粒的单位体积的表面积较大时，要使混凝土拌和物具有一定的工作性，就需要增加拌和用水量。但采用常规方法大量测试骨料的圆度和球度显然是不可能的，这也是骨料的圆度和球度暂未被工程界广泛接受的原因之一。 随着计算机技术的不断发展，尤其在近20年的时间里，数字图像处理技术更是得到了飞跃发展，目前国内外已开始采用数字图像处理技术分析骨料粒形，并取得了一些研究成果，如通过三维扫描系统快速、精确评价骨料形状，进而可为后续骨料应用提供较好的基础数据。该技术进展情况值得进一步关注。