砂作为混凝土中的细骨料，约占混凝土总体积的30%左右，石子约占混凝土总体积的30%～50%，砂、石构成混凝土主要骨架。砂率是指混凝土中砂子质量占砂、石总质量的比例。砂率变化会导致骨料总表面积、骨料堆积空隙率及粗骨料含量发生变化，从而影响新拌混凝土的工作性和硬化后混凝土的强度、耐久性。
目前关于砂率对高强度等级混凝土性能的影响研究较少，且未系统地分析砂率对不同强度等级高强混凝土性能影响的差异性。本试验针对C60、C80、C100强度等级混凝土，探究了砂率对其工作性、抗压强度的影响以及影响差异性。1原材料与试验设计
胶凝材料：采用海螺公司P·O42.5水泥和P·O52.5水泥，矿物掺合料选择一级粉煤灰（FA）、S95级矿粉（GGBS）和硅灰（SF）。
骨料：细骨料采用天然砂，细度模数2.3，表观密度2660kg/m3；粗骨料（CA）采用2.36～25mm的连续级配玄武岩碎石，表观密度2740kg/m3，骨料颗粒级配曲线见图1。![]()
减水剂（SP）：采用聚羧酸型高性能减水剂，固体含量25%，减水率35%。试验详细配合比如表1所示，C60、C80、C100强度等级混凝土砂率分别设计为35.0%、36.5%、38.0%、39.5%、41%，33.5%、35.0%、36.5%、38.0%、39.5%、41.0%和33.5%、35.0%、36.5%、38.0%、39.5%、41.0%，通过调整减水剂掺量，使C60、C80、C100强度等级混凝土在不同砂率下达到基本相同的坍落扩展度，试验控制C60、C80、C100混凝土扩展度分别在520～550mm、530～570mm和560～600mm，坍落度基本均控制在220mm左右。![]()
依据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》，测试新拌混凝土坍落度、扩展度、含气量和表观密度。根据GBT50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》成型100mm×100mm×100mm立方体试件测试混凝土3d、7d、28d标准养护的抗压强度。
2结果与讨论
对于高强或超高强度等级混凝土，由于混凝土中胶材含量高，同时水胶比也较低，因此浆体粘度较高，所以对于C60、C80、C100强度等级混凝土，当砂率较低时并不会出现泌水、离析等现象，这是区别于中低强度等级混凝土的。但是砂率较低时，由于混凝土中的砂浆屈服应力降低和砂浆体积相对减少，导致砂浆对粗骨料包裹性变差。![]()
由图2可知，随着砂率增加，减水剂掺量逐渐增加，砂率增加导致骨料总表面积显著增加，需水量也增加，因此需要更多减水剂来释放自由水，使混凝土达到相应的工作性，同时砂浆体积增加，对粗骨料包裹性也逐渐改善。试验研究的最大砂率为41%，主要是由于砂率过大时细骨料表面吸水作用显著增强，同时需要更多浆体去包裹骨料，导致混凝土工作性反而变差。此外，砂率过大时减水剂需求量显著增加，使得混凝土不经济，混凝土体积稳定性也会变差。![]()
砂率对混凝土含气量和容重的影响如图3所示，可以明显发现，C100混凝土在不同砂率下的含气量均高于C60和C80，含气量处于2.0%～2.5%，而C60和C80混凝土含气量处于同一个水平（1.0%～1.6%）。这主要是由于C100混凝土胶凝材料多，水胶比低，显著增加了减水剂掺量，而减水剂本质上属于表面活性剂，具有一定引气效果。C100混凝土粘度显著增大，导致引入气体无法顺利排出，因此C100混凝土含气量较高。此外，砂率变化对C60、C80、C100混凝土含气量无显著影响，砂率变化对混凝土表观密度也无显著影响，C60混凝土表观密度在2450～2500kg/m3波动，而C80、C100混凝土表观密度在2530～2580kg/m3波动。砂率对C60、C80和C100混凝土抗压强度的影响如图4所示。![]()
随着砂率的增加，C60强度等级混凝土3d、7d、28d抗压强度呈现逐渐增加的趋势，砂率从35.0%增加到41%，3d、7d、28d抗压强度分别从47.4MPa、61.5MPa、77.8MPa增加到50.1MPa、72.6MPa、86.5MPa。对于C80强度等级混凝土，砂率在33%～40%时3d强度影响不明显，但是当砂率超过40%后，对强度是不利的，当砂率从33%增加到36.5%，C80的7d和28d抗压强度呈现增加趋势，但是当砂率超过36.5%后，抗压强度反而下降。对于C100强度等级混凝土，砂率变化时3d强度在（70±3）MPa范围波动，7d强度在（92.5±3）MPa范围波动，28d抗压强度在（105±3）MPa范围波动，即在本实验条件下，砂率在33%～41%时对C100强度等级混凝土的抗压强度影响不显著。3结论
（1）C60、C80、C100混凝土黏度大，泌水现象很少发生，但是砂率偏低时会导致对粗骨料包裹性不良，增加砂率后需要提高减水剂掺量才能达到相应工作性，对粗骨料包裹性也逐渐改善。（2）砂率对C60、C80、C100混凝土的含气量和表观密度无明显影响，但C100混凝土含气量明显高于C60、C80。（3）随着砂率的增加，C60混凝土抗压强度呈现逐渐增加的趋势，C80混凝土抗压强度呈现先增加后降低的趋势，砂率在36.5%时抗压强度最高，砂率对C100混凝土抗压强度影响不显著。（来源：《江苏建材》2021.02）
