混凝土石子含量怎么检测

混凝土中石子（粗骨料）作为骨架组分，直接影响强度、耐久性及施工性能，其含量偏差会导致离析、强度不足或成本浪费。准确检测石子含量是混凝土质量控制的关键环节，需区分新拌与硬化混凝土场景，采用针对性方法。本文详细梳理两类混凝土的石子含量检测流程、操作要点及误差控制，为工程实践提供技术参考。

新拌混凝土石子含量检测的前期准备

新拌混凝土石子含量检测需先完成试样选取与工具准备。根据GB/T 50080要求，试样应从同一盘或车混凝土中随机选取，量不少于所需量1.5倍（且≥20L），避免取表面或离析部位——比如车运混凝土需从卸料口的前、中、后三段各取1/3，混合后作为试样。工具需准备精度0.1kg的磅秤、符合规格的容量筒（如10L、20L，需提前用蒸馏水校准容积）、5mm筛（分离石子与砂浆）、拧干的湿布及温度计。

检测环境需控制在20±5℃，避免阳光直射或风吹——若现场温度过高（＞25℃），需用塑料布覆盖试样，防止水分蒸发导致砂浆变稠，影响石子分离效率。

此外，需提前测试当前批次石子的表观密度（按GB/T 14685标准，用排水法测ρ，单位g/cm³），为体积法计算提供基础参数。

新拌混凝土石子含量的直接称量法

直接称量法是现场快速检测的首选方法，核心是分离石子并称量质量。步骤如下：首先称取新拌混凝土试样总质量m₁（准确至0.1kg，如取10kg试样）；随后将试样倒入5mm筛，用手轻搅使砂浆通过筛孔，筛上残留即为石子——若混凝土坍落度较大（＞100mm），需先将试样摊平10cm厚，用铁铲铲去表面2cm厚的砂浆层，再取内部石子，避免砂浆过多黏附。

接着用湿布轻轻擦拭石子表面，去除附着的砂浆（需逐块处理，避免用力导致石子磨损）；最后称量干净石子的质量m₂。石子质量分数计算为w=(m₂/m₁)×100%——比如m₁=10kg，m₂=4.5kg，则w=45%。需注意：分离过程中需用容器接取筛下砂浆，防止小石子随砂浆流失；若石子表面仍有残留砂浆，可用软毛刷轻刷，不可用水冲洗（会导致石子吸水，影响质量）。

该方法的优势是操作简单，但需保证试样量足够大（≥10kg）——若试样量过小（如＜5kg），可能因局部离析导致结果偏差。

此外，对于泵送混凝土（坍落度＞150mm），需增加擦拭次数（每块石子擦3次），确保砂浆去除彻底。

新拌混凝土石子含量的体积法

体积法适用于需获取石子体积分数的场景，通过测量石子体积与混凝土总体积的比值计算含量。步骤为：先称取新拌混凝土试样总质量m₁（如10kg）；再将试样倒入容量筒，按GB/T 50080规定捣实——用Φ16mm、长600mm的钢棒，从边缘向中心均匀捣实，每层捣25次（共3层），捣完后用橡皮锤轻敲筒壁3次，测得混凝土总体积V₁（如10kg试样的体积为6.7L，则V₁=6700cm³）。

随后分离出石子（同直接称量法），将石子倒入另一容量筒，同样捣实至表面稳定，测得石子捣实体积V₂（如4.5kg石子的体积为2812.5cm³，若ρ=1.6g/cm³，则V₂=4500g/1.6g/cm³=2812.5cm³）。石子体积分数计算为φ=(V₂/V₁)×100%（如2812.5/6700×100%≈42%）；质量分数则为w=(ρ×V₂/m₁)×100%（如1.6×2812.5/10000×100%=45%）。

需注意：捣实操作需严格一致——钢棒需垂直插入，深度至下层表面，不可过深或过浅；每层捣完后需用直尺刮去多余混凝土，使表面与容量筒口齐平。若捣实过松，V₁会偏大，导致体积分数偏小；过紧则反之。建议同一试样捣实3次，取平均值减少误差。

硬化混凝土石子含量检测的试样制备

硬化混凝土石子含量检测需先制备代表性试样。从结构中钻取芯样时，芯样直径需大于石子最大粒径3倍（如石子最大粒径20mm，芯样直径需≥60mm），长度≥直径——若结构厚度不足（如楼板厚度120mm），可钻取短芯样（长度=厚度），但需保证芯样包含完整的石子骨架。

钻取后用切割机将芯样切成100mm×100mm×100mm试块，用清水冲洗表面，再用钢丝刷去除浮浆（需刷至石子表面露出）；随后将试块放入105±5℃烘箱，烘干至恒重——前后两次称量差≤0.1%（如第一次称500g，第二次称499.9g，即为恒重）。烘干后取出冷却至室温（避免温度骤变导致试块开裂），再进行破碎分离。

若试块表面有裂缝，需用环氧树脂填补——将环氧树脂与固化剂按2:1比例混合，涂于裂缝处，待24h固化后再打磨平整，防止破碎时石子从裂缝处脱落。

硬化混凝土石子含量的烘干称量法

烘干称量法是硬化混凝土的经典检测方法，步骤如下：首先称量烘干后试块总质量m₁（如500g）；随后用锤子轻轻破碎试块（需用橡胶垫承接，防止石子弹跳丢失），用5mm筛分离石子与水泥浆——若混凝土强度较高（C60以上），需用颚式破碎机，调至间隙≥石子最大粒径（如20mm），确保石子不被破碎。

收集筛上石子，用清水冲洗3次（每次浸泡5min），去除表面水泥浆——冲洗时需用流动水，避免水泥浆重新附着；冲洗后将石子放入烘箱，再次烘干至恒重，称量质量m₂（如225g）。石子质量分数计算为w=(m₂/m₁)×100%（如225/500×100%=45%）。

需注意：破碎过程中需收集所有石子，即使小颗粒（如5~10mm）也需纳入称量——若遗漏，会导致结果偏小。若石子表面仍有残留浆体，可用软毛刷轻刷，不可用盐酸等腐蚀性溶液清洗（会溶解石子中的碳酸钙，影响质量）。

硬化混凝土石子含量的图像分析法

图像分析法适用于非破坏性检测，核心是通过数字图像计算石子面积占比。步骤如下：将硬化混凝土试块切成5mm厚的薄片（用金刚石锯片切割），用环氧树脂浸渍（增强石子与水泥浆的对比度），然后用金相砂纸打磨至表面光滑（Ra≤0.8μm）——打磨时需用180#、320#、600#砂纸依次打磨，每道砂纸磨至前一道划痕消失。

用高分辨率相机（≥300dpi）拍摄薄片图像（覆盖整个薄片区域，如10cm×10cm），导入ImageJ软件处理：先将彩色图像转为灰度图（“图像-类型-8位”），再用“阈值”工具（“图像-调整-阈值”）区分石子（深色）与水泥浆（浅色）——需调整阈值参数（如亮度100~150），使石子轮廓清晰；最后用“分析-粒子分析”功能，计算石子的面积占比A（如42%）。

根据 stereology 原理，二维面积占比近似等于三维体积占比（φ≈A%）。若需计算质量分数，需先测硬化混凝土的表观密度ρ_c（用排水法：称烘干试块质量m，再称试块浸入水中的质量m’，ρ_c=m/(m-m’)×ρ水，ρ水=1g/cm³），则w=(φ×ρ)/ρ_c×100%（如ρ=1.6g/cm³，ρ_c=2.4g/cm³，φ=42%，则w=(42%×1.6)/2.4×100%=28%？不对，等一下，正确计算是：w=(m_aggregate/m_total)×100%=(ρ_aggregate×V_aggregate)/(ρ_concrete×V_concrete)×100%，而V_aggregate/V_concrete=φ，所以w=(ρ_aggregate×φ)/ρ_concrete×100%——比如ρ_aggregate=2600kg/m³，φ=40%，ρ_concrete=2400kg/m³，则w=(2600×0.4)/2400×100%≈43.3%）。

需注意：图像分析法需拍摄3~5张不同位置的薄片（如试块的上、中、下部位），取平均值减少抽样误差；若石子颜色与水泥浆接近（如浅色石子），可采用染色法——用亚甲基蓝溶液（1%浓度）浸泡薄片1h，水泥浆会染成蓝色，石子保持原色，增强对比度。

检测过程中的常见误差及控制

试样代表性误差：新拌混凝土需从盘/车的不同部位取3份试样，混合后检测；硬化混凝土需从结构的不同楼层、不同构件取芯（如每层取2个芯样），避免单一试样的局限性。若现场发现离析（石子下沉、砂浆上浮），需重新取样——离析试样的石子含量会偏高，无法反映真实情况。

分离过程误差：新拌混凝土分离时，若砂浆残留过多，需增加擦拭次数（每块石子擦3次）；硬化混凝土破碎时，若石子破碎，需降低破碎力度（如用手动锤代替电动锤）或更换筛孔（如用10mm筛，避免小石子被误判为水泥浆）。

称量误差：需使用精度0.1g的电子天平（用于小试块，如≤100g）或0.1kg的磅秤（用于大试块，如≥10kg），称量前用标准砝码校准——若砝码质量偏差＞0.1%，需调整天平旋钮至校准状态。

体积测量误差：容量筒需每半年校准一次——用蒸馏水装满容量筒，称量质量m，计算容积V=m/ρ水（ρ水=1g/cm³）；若容量筒容积偏差＞1%，需更换新筒。

检测结果的规范判定要求

新拌混凝土石子含量需符合配合比设计要求，根据GB 50164《混凝土质量控制标准》，石子质量分数的允许偏差为±2%（当配合比中石子含量≤50%时）或±3%（当含量＞50%时）——比如配合比设计石子含量45%，检测结果需在43%~47%之间。若超出偏差，需调整配合比：如结果为48%（偏高），需减少石子用量5kg/m³，重新拌制混凝土并检测。

硬化混凝土石子含量需符合GB 50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》要求，粗骨料含量偏差不应超过配合比设计值的±5%——比如设计值45%，检测结果需在42.75%~47.25%之间。若结果超出，需进一步检测混凝土强度（如回弹法测强度）：若强度达到设计值的95%以上，可判定合格；若低于95%，需钻芯测强度，评估对结构的影响。

检测报告需包含：试样信息（来源、数量、成型日期）、检测方法（直接称量法/体积法/烘干称量法/图像分析法）、仪器型号（天平型号、容量筒规格、烘箱温度）、环境条件（温度、湿度）、计算过程（公式、参数）及结果判定（是否符合规范）——报告需加盖检测单位公章，确保可追溯。