粗骨材

普通混凝土中粒徑大於4.75mm的骨料稱為粗骨料，簡稱石。建設用石分為卵石和碎石。卵石是指由自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的，粒徑大於4.75mm的岩石顆粒。碎石是指天然岩石、卵石、礦山廢石經機械破碎、篩分製成的粒徑大於4.75mm的岩石顆粒。

卵石表面光滑且空隙率較小，配製混凝土時混凝土拌合物的和易性較好，水泥用量較少。但卵石與水泥石黏結能力較差，在其他條件相同的情況下，相較於用碎石配製的混凝土，用卵石配製的混凝土強度更低。碎石表面粗糙、稜角多，配製混凝土時，在用水量和水泥用量相同的情況下，混凝土拌合物的和易性較差，但它與水泥石的黏結能力強，配製的混凝土強度較高。

《建設用卵石、碎石》（GB/T 14685--2011）中，對卵石和碎石的一般要求是：用礦山廢石生產的碎石除應符合該標準的技術要求外，還應符合我國環保和安全相關的標準和規範，不應對人體、生物、環境及混凝土性能產生有害影響。卵石、碎石的放射性應符合《建築材料放射性核素限量》（GB 6566--2010）的規定。

卵石、碎石柱技術要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。

普通混凝土用粗骨料有碎石和卵石兩種。碎石是由天然岩石或卵石經破碎、篩分製成的，具有表面粗糙、多稜角、與水泥黏結比較牢固的特點，是土木工程中用量最大的粗骨料。卵石是由自然風化、水流搬運、堆積形成的，按產源不同可分為河卵石、海卵石及山卵石等，其中以河卵石應用較多。與碎石相比，卵石表面光滑，拌制混凝土時需水量小，拌合物的和易性較好，但卵石與水泥石結合力較差，在相同條件下，卵石混凝土的強度較碎石低。

粗骨料的顆粒形狀以接近立方體或近球體為最佳，但在岩石破碎產生碎石的過程中往往會產生一定數量的針（即顆粒的長度大於該顆粒的平均粒徑的2.4倍）、片（即顆粒的厚度小於該顆粒的平均粒徑的0.4倍）狀，使骨料的孔隙率增大，並降低混凝土的強度，特別是抗折強度。根據《建築用卵石、碎石》（GB/T 14685-2011）的規定，粗骨料針片狀含量要符合表中的要求。

與細骨料的有害雜質一樣，主要有黏土、硫化物及硫酸鹽、有機物等。根據《建築用卵石、碎石》（GB/T 14685-2011）的規定，其含量應該符合表中的規定。

與細骨料一樣，為了節約混凝土的水泥用量，提高混凝土密實度和強度，混凝土粗骨料的總表面積應儘可能減少，其孔隙率應儘可能降低。

粗骨料最大粒徑與其總表面積大小緊密相關。粗骨料中公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。當骨料最大粒徑增大時，其總表面積減少，保證一定厚度潤滑層所需的水泥漿數量減少。因此，在許可的條件下，粗骨料的最大粒徑應盡量用大些。試驗研究表明，骨料粒徑大於37. 5mm之後，由於減少用水量獲得的強度提高被較少的黏結面積及大粒徑骨料造成的不均勻性的不利影響所抵消，因此就沒有什麼好處。

對於道路混凝土，混凝土的抗折強度隨著最大粒徑的增加而減小，因此碎石的最大粒徑不宜大於31.5mm，碎卵石粒徑不宜大於26.5mm，卵石粒徑不宜大於19mm。而對於水工混凝土，為了降低混凝土的溫升，粗骨料的最大粒徑可達150mm。骨料的最大粒徑還受結構形式和配筋疏密的限制，粗骨料粒徑過大，對攪拌和澆築都不方便，因此，要綜合考慮骨料最大粒徑。根據《混凝土結構工程施工質量驗收規範》（GB 50204-2002）的規定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的，同時不得超過鋼筋間最小凈距的3/4。對於混凝土實心板，最大粒徑不得超過板厚的1/3，且不得超過40mm。

粗骨料的級配採用篩分法測定，其原理與砂相同，見圖1。粗骨料的級配按粒徑尺寸分為連續粒級和單粒粒級。連續粒級是石子由小到大各粒級相連的級配；間斷級配是指用中間缺少了某一段粒級的級配。土木工程中多採用連續級配，其和易性好，不易發生離析現象，易於保證混凝土的質量。單粒粒級中的空隙由許多小粒徑顆粒填充，降低石子的孑L隙率，密實度增加，節約水泥，但是拌合物容易產生分層離析，施工困難，一般在工程中較少使用。如果混凝土拌合物為低流動性的或干硬性的，同時採用機械強力振搗時，採用單粒粒級是合適的。

粗骨料在混凝土中起骨架作用，所以要求其必須有足夠的強度和堅固性。根據《建築用卵石、碎石》指標兩種方法來表示。

測定岩石的抗壓強度時可採用邊長為50mm的立方體試塊或者是直徑與高度均為50mm的圓柱體試件，在水中浸泡48h，使之達到吸水飽和狀態，然後測定試件的抗壓強度。就岩石母岩來說，在任何情況下，火成岩的強度不應低於80MPa，變質岩不應低於60MPa，水成岩不應低於30MPa。

但是在卵石的產地很難找到母岩，也很難加工製成立方體試塊，因此常採用壓碎指標來衡量粗骨料的強度。壓碎指標是將一定量氣干狀態的石子（粒徑9.5～19mm），按一定方法裝入特製的圓柱筒內，按lkN/s的速度均勻加荷至200kN並穩荷5s，卸載后稱取試樣質量（G），然後用孔徑為2.36mm的篩進行篩分，稱取試樣的篩余量（），則壓碎值指標按下式進行計算：

壓碎指標=

壓碎指越小，表示骨料的強度越高。《建築用卵石、碎石》（GB/T 14685-2011）中對壓碎指標的有關規定見表。

用於混凝土的粗骨料除應具有足夠的強度外，還應具有足夠的堅固性，以抵抗凍融循環作用和自然界各種物理風化作用，保證混凝土的耐久性。

粗骨料的抗凍性可直接用凍融循環進行檢驗，也可間接用硫酸鈉溶液進行快速檢驗，當採用後者進行檢驗時，經5次乾濕循環后其質量損失應滿足表中的規定。

與細骨料一樣，粗骨料也存在鹼集料反應，而且更為常見。當對粗骨料的鹼活性有懷疑或用於重要工程時，必須進行鹼活性檢驗。

骨料中若含有活性二氧化硅或含有活性碳酸鹽時，會在一定條件下與水泥中的鹼發生鹼集料反應（鹼一硅酸反應或鹼一碳酸反應），生成凝膠，吸水產生膨脹，導致混凝土開裂。若骨料中含有二氧化硅時，可採用化學法或砂漿棒法進行檢驗，當含有活性碳酸鹽時可採用岩石柱法進行檢驗。