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砂率是混凝土中“砂”的质量与“砂和石”总质量之比。一般用βs表示，βs=砂/（砂+石），在混凝土配合比计算中常用。 在建筑材料中，粒径5mm以下称为砂，5mm级以上称为碎石。 砂的粗细以细度模数确定，一般用μf表示。 3.7-3.1为粗砂，3.0-2.3为中砂，2.2-1.6为细砂，1.5-0.7为特细砂。 根据砂的粗细颗粒的分布，又分为I区、II区、III区砂，其中II砂分布最为合理，最为适合使用。 碎石根据粒径一般分为5-10mm、5-16mm，5-20mm，5-25mm，5-31.5mm等规格，根据相关技术要求进行使用。
特点 砂细度模数较低时应降低砂率，砂细度模数较大时应提高砂率。因为砂越细，砂的表面积越大、需要包裹砂子的胶凝材料用量越多，所以要降低砂率，才能保证混凝土的强度及和易性，反之砂越粗应提高砂率来保证混凝土的和易性。 砂率的选择 对于一定级配的粗集料和水泥用量的混合料，均有各自的最佳含砂率，使得在满足和易性要求下加水量最少，为此混凝土砂率的选择一般应根据各单位所用材料进行试验确定，无资料按表选取。
砂率数值选取 1.只用一个单粒级粗集料配置混凝土时，应加大砂率。 2.使用细沙时，砂率要降低；使用粗砂时，砂率要增大。 3.薄壁构件时，砂率取偏大值。 学科用途 在混凝土的配合比的设定和确定时， （示例: 要求配置C25混凝土，塌落度为10-30mm。 材料： 水泥-----某水泥厂××牌普通硅酸盐水泥P.O32.5，比重为3.1g/cm3，容重为1.3g/cm3。） 砂-----中砂，细度模数2.37；级配良好，其他性能均符合要求。 碎石------最大粒径为40mm连续级配，孔隙率为44.5%，压碎值为7.22%，级配合格，其他性能均符合要求。 水------地下饮用水。） 计算混凝土的配置强度（fcu，0） （fcu，0）=fcu，k+1.645σ 联系方式：北京市朝阳区管庄东里甲1号，中国建筑材料科学研究总院北楼 胡潇丹18611970866 混凝土技术服务、 产品咨询 胡老师18611970866
试配强度（fcu，0）=fcu，k+1.645σ=25+1.645*5=33.25MPa 计算水灰比（W/C） W/C=αa（fce）/{（fcu，0）+αa*αb*(fce)} 这里有个回归系数αa和αb，应根据工程使用水泥、集料通过实验，简历水灰比和混凝土强度关系来确定，当不具备统计资料时，其回归系数对碎石混凝土可取0.46和0.07， 卵石混凝土可取0.48和0.33。 例如：W/C=0.46×（fce）/{（fcu，0）+0.46×0.07×(fce)}=0.46×36/(33.25+0.46×0.07×36)=0.48 砂率βs的选择 前文已说明，略。 （例如：取βs=33%） 确定用水量（无外加剂） （例如：W=170kg/m3） 水泥用量C=W/0.48=170/0.48=354Kg/m3。 说明: 砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。 砂率的变动，会影响新拌混凝土中集料的级配，使集料的空隙率和总表面积有很大变化，对新拌混凝土的和易性产生显著影响。 在水泥浆数量一定时，砂率过大，集料的总表面积及空隙率都会增大，需较多水泥浆填充和包裹集料，使起润滑作用的水泥浆减少，新拌混凝土的流动性减小。 砂率过小，集料的空隙率显著增加，不能保证在粗集料之间有足够的砂浆层，也会降低新拌混凝土的流动性，并会严重影响粘聚性和保水性，容易造成离析、流浆等现象。 确定砂率的原则是： 在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。
影响合理砂率因素 石子最大粒径较大、级配较好、表面较光滑时，由于粗骨料的孔隙率较小，可采用较小的砂率；砂的细度模数较小时，由于砂中细颗粒较多，混凝土的粘聚性容易得到保证，而且沙在粗骨料的剥开作用较小，可采用较小砂率；水灰比较小，水泥浆粘稠时，由于混凝土的粘聚性较易得到保证，可采用较小砂率；施工要求的流动性较大时，粗骨料经常易出现离析，所以为了保证混凝土的粘聚性，需要较大砂率；当掺入引气剂或减水剂等外加剂是，可适当减小砂率。 计算范围，砂率有一个合理范围，处于这一范围的砂率叫合理砂率。当采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌和物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性。合理砂率随粗集料种类、最大粒径和级配、砂子的粗细程度和级配，混凝土的水灰比和施工要求的流动性而变化，需要根据实际施工条件，通过试验来选择。交通工程混凝土计算中，砂率用'βs'来表示，非'SP'。
砂率对混凝土的工作性、和易性影响 砂率大小直接影响着混凝土拌和物的工作性。而工作性又影响着混凝土的浇捣，浇捣的好坏直接影响着混凝土的质量。 如果砂率过小，粗骨料相对增多，则流动性变差。 如砂率过大，在用水量和水泥用量不变的条件下，流动性同样不佳。 砂率过小或过大都会使混凝土拌和物流动性变差，只有通过实验确定最佳砂率，才能使拌和物有良好的流动性，便于施工，有利于保证混凝土质量。
和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，其含义包含流动性、粘聚性及保水性。也称混凝土的工作性。 调整砂率的目的调整砂率的目的时使骨料的空隙率达到最小，从而使粘聚性、流动性、保水性三者均衡。砂率过小，不足于填充骨料间的空隙，砂率过大，会增大骨料的总表面积，都会影响拌合物的粘聚性、流动性、保水性。因此，我们必须通过试验确定砂率的最佳值，使拌合物获得最大的流动性，且能保持良好的粘聚性和保水性。 在混凝土中，砂占骨料的百分比用砂率表示，砂率的变化会引起骨料的总比表面积和空隙的变化，从而对混凝土拌合物的和易性具有较大的影响。总的来说，砂率变动会引起骨料以下几个方面的变动。 （1）随着砂率的增加，粗骨料的用量减小，粗骨料总的空隙降低。一般来说，在粗骨料在空隙率不变的情况下，粗骨料空隙的大小与粗骨料用量有关，粗骨料用量越大，粗骨料间的空隙也越大，需要填充的砂浆体积也就越多。 （2）砂率的变动引起砂在骨料中的比例大小的变动，随着砂率的增大，砂的数量增加，粗骨料数量减少，反之也然。在混凝土中，粗骨料的空隙用砂来填充，随着砂率的增大，填充粗骨料空隙的砂的总的数量越来越大，填充越来越密实，砂石混合骨料空隙率也越来越小。当砂率增大到某一值时，粗骨料的空隙会达到最小值，再增加砂率，过多的砂会“挤开”粗骨料，造成空隙增加。由此可见，混合骨料的空隙率随着砂率的增加先增大后减小。 （3）砂率的变动会引起骨料的总比表面积发生变化。一般来说，生产普通混凝土所用的粗细骨料的表观密实相差不大，砂的平均粒径小于粗骨料的平均粒径。在质量相同的情况下，砂的颗粒数量远远大于粗骨料颗粒的数量，因此，砂的比表面积要大于粗骨料的比表面积。在混凝土拌合物中，随着砂率的增加，骨料总的比表面积也随之增加增加。在混凝土体系中，水和胶凝材料组成的浆体包裹在骨料的表面起润滑作用，骨料的比表面积越小，包裹在表面的浆体越厚，骨料间的摩擦力越小，混凝土的工作性也越好，反之亦然。
可以看出，砂率的变化既具有改变骨料的空隙的填充效应，又具有改变骨料比表面积的作用。在混凝土体系中，水和胶凝材料组成的浆体首先填充骨料间的空隙，多余的浆体才能包裹在骨料表面起润滑作用增加混凝土拌合物的流动性。 在浆体一定的情况下，砂率的变化可以使骨料空隙的变小，形成足够多的浆体包裹在骨料的表面，使骨料表面浆体增加，改善混凝土拌合物的流动性。但砂率的改变同样也影响到骨料总的比表面积，在浆体一定的条件下，骨料总的比表面积增加，造成包裹在骨料表面降低厚度的减小，骨料间摩擦力增加，混凝土工作性降低。这两方面相互联系，相互影响，又不可分割，砂率的变动对这两方面的影响同时进行。 在混凝土体系的浆体不变的条件下，只有细骨料砂充分填充粗骨料间的空隙，使混合骨料具有较低的空隙率，才会有较多的浆体包裹在骨料的表面。因此，砂率所产生的填充效应可以看作是这对矛盾的主要方面，砂率表动引起的比表面积的改变是矛盾的次要方面。在调整砂率时，应把握矛盾的主要方面，但也不能忽视矛盾的次要方面，注意砂率这一量的调整引起质变。在混凝土浆体一定的情况下，存在最佳砂率使混凝土的粘聚性和流动性最优。
砂率对混凝土强度的影响 砂率是指用于制备混凝土的砂料在总骨料中所占比重。在实际建筑中，砂率的大小会直接影响到混凝土的质量。 经过多次实验数据的比较分析，砂率对混凝土强度的影响是显著的。当砂率较高时，混凝土的强度会相对较低；反之，砂率较低时，混凝土的强度会相对较高。这是因为砂子的表面积较大，容易吸收水分，导致混凝土过于湿润，引起混凝土的强度下降。
与实验数据相符合的是，国内外很多相关研究也表明，砂率对混凝土的影响是不可忽视的。部分研究表明，砂率变化幅度由5%到20%时，混凝土的强度差异可以高达25%。合理调整砂率，可以提高混凝土的强度，提高混凝土的耐久性。 以下是一些控制砂率的方法： 1.控制砂子的含水率。 控制砂子的含水率可以减少混凝土过于湿润导致的强度下降情况。在下雨或者潮湿天气条件下，更应该注重砂子的含水率。 2.优化砂子的颗粒分布。 砂子粒度分布不合理，也会对混凝土的强度造成影响。因此，在选择砂子时，应优先选择粒度分布合理的砂子。 3.合理控制砂率大小。 根据具体的工程情况，合理控制砂率大小，并尽量保证砂率能够在一定范围内波动，从而提高混凝土的整体强度。
砂率对混凝土早期开裂的影响 这是因为在集料总量一定的前提下,当砂率较低时,即粗集料用量较高时,相对较低的细集料不足以填充较高的粗集料空隙,混凝土拌合物的工作性较差,易产生离析泌水,混凝土表面的水分蒸发速率较快,蒸发量亦较高,混凝土内部相对湿度快速降低,毛细管负压增大,超过混凝土抗拉强度时,便会产生开裂,因此,表现为混凝土初始开裂时间较早,裂缝的面积以及单位面积上混凝土的总开裂面积均较大。随着砂率的增加,混凝土粘聚性保水性均有所改善,混凝土的抗裂性也增强。当砂率过大时,集料总比表面积增大,浆体量不足以满足和易性要求,对混凝土的早期抗裂性亦会产生不利影响。 1.随砂率的增大,初裂前平均每小时的质量损失和24h龄期试验结束时的总质量损失均呈现先减小后增大的趋势;当砂率为43%时,混凝土质量损失最小。 2.随着砂率的增加,混凝土最大裂缝宽度逐渐增大,混凝土初始开裂时间先增大后减小,平均裂缝面积和单位面积上的总开裂面积先减小后增大;当砂率为43%时,初始开裂时间最晚、平均裂缝面积最小、单位面积上的总开裂面积最小。
砂率变化对混凝土塑性收缩裂缝的影响 塑性收缩裂缝是由新拌混凝土在塑性阶段的各种收缩引起的。这些收缩包括毛细管压力收缩、塑性沉降收缩、早期化学收缩和早期自收缩等，而其中以毛细管压力作用为主。 在水泥浆量一定的情况下，砂率主要影响混凝土的工作性。对不同水灰比的混凝土拌合物，要获得较好的工作性一般存在一个最优砂率，超过该砂率后，坍落度减小。砂率的变化引起混凝土中粗细集料之间比例的改变，这一变化可能影响混凝土的塑性收缩及其裂缝性能。 1、在一定范围内，混凝土塑性收缩裂缝面积随砂率的增大而增大，当砂率超过某一临界值后，裂缝随砂率的增大反而减小。这一最大裂缝对应的砂率范围大致在36%一43%之间。 2、其他条件一定时，随砂率的增大，混凝土拌合物水分蒸发速率减小。在最大裂缝对应的砂率下，裂缝面积随蒸发速率的减小而增大;反之，裂缝面积随蒸发速率的减小而减小。 |
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