当粗骨料最大粒径大于40mm时，若采用减少用水量的方法增加混凝土的强度，则可能会因骨料与水泥砂浆的粘结面减少和骨料分布的不均匀，导致混凝土内部骨架的结构不连续而产生不利影响。对于富水泥用量(水泥用量大于350kg/m3)的混凝土，这种情况更为突出。因此，可以认为，粗骨料的最大粒径与混凝土的水泥用量有密切关系。
根据实验测量统计数据表明，粗骨料最大粒径与混凝土抗压强度的关系曲线，存在粗骨料最大粒径临界点，粗骨料最大粒径大于此临界点时，混凝土的强度反而会下降。有关学者对此现象解释为:由于粗骨料粒径的增大，削弱了粗骨料与水泥砂浆的粘结面积并造成了混凝土内部结构的不连续性。
实验证明，在非匀质的混凝土中粗骨料与水泥砂浆的界面粘结是混凝土强度的最薄弱环节，由于干缩在混凝土中产生的拉应力和剪应力，一般是随着粗骨料粒径的增大而增大。当拉应力或剪应力超过了水泥和粗骨料的界面粘结强度，则将产生微细裂缝，持续受荷时这些产生于水泥砂浆与骨料结合面的微细裂缝逐步发展到水泥砂浆，最终导致结构破坏。试验研究资料中通过大量的卵石混凝土试验，分别采用了矿渣硅酸盐水泥、油井水泥和中砂、特细砂配制混凝土，均取得了混凝土的抗压强度随着骨料最大粒径的减小而提高的效果。把这种现象称之为“粗骨料的粒径效应”。试验结果还反映，无论采用标准养护或水中养护，掺加混凝土减水剂与否，从R7到R365不同龄期均有明显的粒径效应。对于在工程结构上具有实用意义的混凝土棱柱体强度，具有更好的粒径效应。在碎石混凝土的试验中，由于碎石的表面特征与卵石不同，且含有一定量的片状颗粒等原因，在立方体试件上虽未明显反映出与卵石混凝土相同的规律，但其在混凝土棱柱体强度与立方体强度的比值方面仍然反映出明显的粒径效应(见表2)。
可以看出，无论是资料值还是规范值，棱柱体强度与立方体强度的比值，都是随着骨料粒径的减小而提高。另一个试验研究资料通过实验结果和理论研究指出，骨料粒径愈大，界面就愈易开裂。在一定外荷载的作用下，界面裂缝首先较大粒径的粗骨料处产生，而粒径较小的粗骨料在此时并未产生界面裂缝。随着外荷载的增加，界面裂缝才开始在较小粒径的粗骨料处出现。但是直到破坏荷载时，仍有相当一部分的大粒径的粗骨料的界面并未开裂。粗骨料的粒径效应不仅反映在混凝土的抗压强度上，在混凝土的抗拉强度上也有明显的粒径效应。通过湿筛前后混凝土抗拉强度的对比，在扣除了试件的尺寸因素的水泥砂浆含量的影响外，已经获得了粗骨料最大粒径为40mm～150mm的混凝土抗拉强度的粒径效应系数。无粗骨料“粗砂混凝土”的研究、开发和应用，实际上是在钢丝网水泥结构上采用了高强度、结构用的水泥砂浆。以强度相近的混凝土与水泥砂浆相比，还可以发现:1)水泥砂浆强度的拉压比高于混凝土；2）水泥砂浆的抗疲劳性能高于混凝土；3)水泥砂浆在长期荷载作用下的持久强度高于混凝土。这也属于粒径效应在混凝土性能上的反映。可以认为，骨料粒径的大小反映了骨料对混凝土收缩的限制能力不同，在混凝土内部产生的收缩应力也不同。粒径小的骨料在混凝土中形成的内应力较小，相应地减少了混凝土材料内部结构中的微裂缝，从而使混凝土具有较好的力学性能。此外骨料粒径小的混凝土也具有较好的匀质性，其离散系数也较骨料粒径大的混凝土小。此外，粗骨料不仅对混凝土强度产生重大影响，而且对混凝土的弹性模量也起到举足轻重的影响。一般情况下，对混凝土大多只考虑粗骨料的石材强度，而忽略了石材的弹性模量。石材的弹性模量(花岗岩为5×105～7×105、石灰石为4×105～5×105)，均高于水泥砂浆的弹性模量。由于混凝土是一种多组份的复合材料，如果缩小粗骨料与水泥砂浆二者弹性模量的差值，就能减小混凝土中由于混凝土收缩而引起的内应力，从而改善或提高混凝土的力学性能(如:混凝土的棱柱体强度与立方体强度的比值、抗疲劳性能等)，提高了混凝土的耐久性。
- 普通混凝土：最大粒径一般控制在20mm以下，常用的最大粒径为10mm。
- 重力坝混凝土：为了增强混凝土的抗冲刷能力，最大粒径可以选择在40mm以上，甚至达到100mm。
- 构筑物混凝土：一般最大粒径为40mm，根据需要也可以选择较小或较大的粒径。
- 地面制作混凝土：最大粒径应选择在20mm到40mm范围内。
综上所述，骨料的最大粒径选择需要考虑混凝土的用途、施工方法、结构要求和经济成本等因素。在实际操作中，工程师和施工人员会根据具体项目的需求来决定最佳的骨料最大粒径。