为什么不愿意使用“查表法”确定砂率

砂率是一个百分数，用来表示细骨料所占骨料的质量比，该参数对混凝土的性能有一定的调节作用。混凝土拌合物是由细骨料填充粗骨料的空隙，胶凝材料组成的浆体填充骨料的空隙，富裕的浆体决定了混凝土拌合物的流动性特征。细骨料与浆体组成的砂浆对粗骨料起到一定的润滑作用，在一定的范围内混凝土的流动性随着砂率的增加而增大。当砂率超过上述范围，再增加砂率会造成骨料表面积的增加，骨料表面的浆体厚度变薄，浆体不变的情况下，混凝土拌合物流动性降低。砂率过小也不行，当砂率过小时，不仅会导致填充粗骨料空隙的砂浆量不足，降低混凝土拌合物的流动性，还容易造成泌水、离析等不良现象。因此，砂率过大或过小，所配制的混凝土的工作性和强度都不能达到最优。（一）规范确定的砂率与实践的差异对于砂率的确定，《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011中5.4给出砂率的确定方法：5.4.1砂率应根据骨料的技术指标、混凝土拌合物性能和施工要求，参考既有历史资料确定。5.4.2当缺乏砂率的历史资料时，混凝土砂率的确定应符合下列规定：1.坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确定；2.坍落度为10～60mm的混凝土，其砂率可根据粗骨料品种、最大公称粒径及水胶比按表5.4.2选取；3.坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可经试验确定，也可在表5.4.2的基础上，按坍落度每增大20mm砂率增大1％的幅度予以调整。表5.4.2混凝土砂率（％）水胶比（W/B）卵石最大公称粒径（mm）碎石最大粒径（mm）10.020.040.016.020.040.00.4026～3225～3124～3030～3529～3427～320.5030～3529～3428～3333～3832～3730～350.6033～3832～3731～3636～4135～4033～380.7036～4135～4034～3939～4438～4336～41注：①本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；②采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大；③只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大。使用该表选定的砂率，有时会与实际使用的砂率差别很大，以至于在很多情况下，不愿意使用“查表法”确定砂率，造成这种差别的原因可能有以下几点。（1）该表给定的水胶比范围为0.40～0.80，在现实中混凝土水胶比范围已经超出这个范围，如C40及以上强度等级的混凝土水胶比小于0.40，无法用该表查找对应的砂率。因此，查表确定砂率不具有普适性；（2）该表对应的砂率是在坍落度为10～60mm的基础上的，对于坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可以试验确定，也可以在砂率表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。现今很多混凝土的坍落度远大于60mm，使用《规程》给定的方法，坍落度增加20mm，砂率增加1%进行层层递推。当递推到坍落度200mm时，这种规律会不会发生变异，可靠性有多大，不得而知；（3）该表是根据粗骨料的品种和最大粒径进行选取砂率的，《规程》给定的砂率表并没有提及空隙率对砂率的影响。实践中我们知道，及时粗骨料的品种最大粒径相同，但其空隙率有可能差别很大。此外，骨料的针片状含量也对砂率有影响，表中也没有体现，规程默认的骨料级配良好，空隙率较低；（4）砂率表下方的注仅仅表明是按照中砂选取砂率，对于细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率。实践中发现，砂的细度模数变化0.2时，砂率需要调整1%左右。表中给定的是中砂，而中砂的范围是2.3～3.0，在这个范围内的中砂，细度模数2.3和细度模数3.0都属于中砂，在配制混凝土时，显然砂率是有差别的，这种差别怎么应对；（5）胶凝材料用量的大小及浆体大小对砂率的取值有没有影响，显然浆体与砂组成的砂浆填充并包裹粗骨料影响拌合物的工作性，换句话说浆体用量越大，填充一定量粗骨料的空隙需要的砂就越少，即砂率可以降低。以上原因可能是造成按照《规范》选取的砂率与实际相差很大的原因。（二）尝试改变规范确定砂率的方法（1）简单改变、调整规范的砂率确定方法《普通混凝土配合比设计规程》以下简称《规程》（JGJ55-2011）给定的砂率选定表，是建立在水胶比0.40～0.80，坍落度为10～60mm的基础上对砂率根据粗骨料的品种、最大公称粒径进行选取。对于坍落度大于60mm的混凝土，其砂率可以试验确定也可以在砂率表的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整。规范对其他影响砂率的因素（如粗骨料的空隙率、砂的细度模数）则以一个取值范围进行概括，如在配制混凝土时，先尽可能调整砂、石级配，改善、降低其空隙率。现今，普通商品混凝土强度等级涵盖C10～C60，水胶比的范围为0.30～0.70，坍落度为150～200mm，现将《规程》给定的混凝土砂率表进行修正。从混凝土砂率表可以看出水胶比每降低0.10，砂率降低3%；混凝土坍落度150～200mm较坍落度10～60mm，增加了140mm，如果按照坍落度每增大20mm，砂率增加1%，则《规程》中砂率表的各取值范围应增加7%，可以得到表1。表1混凝土的砂率（％）水胶比（W/B）细度模数（Mx）卵石最大公称粒径（mm）碎石最大粒径（mm）10.020.040.016.020.040.00.302.9~3.130~3629~3528~3434~3933~3831~360.402.6~2.833~3932~3831~3737~4236~4134~390.502.3~2.637~4236~4135~4040~4539~4437~420.6040~4539~4438~4343~4842~4741~45注：①本表数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂可相应地减少或增大砂率2%～5%；②采用人工砂配制混凝土时，砂率可适当增大约3%；③只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大2%；④对薄壁构件，砂率宜取偏大值。按照表1可以快速、准确地找到所用配制混凝土的砂率，如C30混凝土水胶比为0.48，粗骨料品质为碎石，最大粒径为20mm，砂子的细度模数为2.7。根据表1，砂率的范围就可以确定为36%～41%，利用插入法可得砂率x：（0.48－0.40）÷（0.50－0.40）=（x－36）÷（41－36）解方程可得砂率为40%，再根据假定容重法，计算混凝土出砂、石用量。（2）根据经验确定砂率在生产实践中，有经验的混凝土技术人员确定砂率时，并非严格按照规范给定的方法确定，很多情况下根据自己的经验及对原材料的理解，快速假定砂率，然后进行验证。混凝土技术人员往往通过试验建立某一石子最大粒径与不同水胶比、胶凝材料用量、坍落度、砂子细度模数的砂率（参考表2），当然下表只是一个例证，不同的技术人员使用方法会有很大的差异。无论用那种方法确定砂率，只要快速、有效确定砂率，并可以指导生产，便于质量控制就是好的方法。表2

常用混凝土强度等级﹙C10～C60﹚（mm）C60（mm）注：石子的最大粒径为25mm，空隙率为42%,，砂子的细度模数为2.7：①配制粱、柱钢筋较密的混凝土，适当增加l%~2%的砂率；②泵送高度超过100m时，在表的基础上，砂率提高l