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1、第二节第二节 建筑工程用骨料（集料）建筑工程用骨料（集料）细集料粗集料集料粒径150m4.75mm大于4.75mm第1页/共48页细集料细集料砂砂砂的分类来源天然砂：河砂、海砂、山砂人工砂：机制砂、混合砂粗、中、细和特细砂：宜用于强度等级C60的混凝土：宜用于强度等级C55C30，及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土：宜用于强度等级C25的混凝土粗细程度技术要求第2页/共48页粗集料粗集料石子石子来源技术要求粗集料分类天然卵石人工碎石：宜用于强度等级C60的混凝土：宜用于强度等级C55C30，及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土：宜用于强度等级C25的混凝土和易性好；水泥用量少；混凝土强度低。和易性差；水
2、泥用量多；混凝土强度高。拌混凝土 区别河卵石、海卵石和山卵石第3页/共48页第4页/共48页一、细集料技术性质及技术指标一、细集料技术性质及技术指标（一）细集料的技术性质（一）细集料的技术性质块状材料：堆积材料：V0表示为自然体积V0表示为堆积体积 a）块状材料 b）堆积材料 1实体部分；2闭口孔隙；3开口孔隙；4空隙 图1-1 材料的体积组 成示意图第5页/共48页广义密度的概念是指物质单位体积的质量广义密度的概念是指物质单位体积的质量单位一般为：单位一般为：g/cmg/cm3 3；kg/mkg/m3 3。1 1、密度、表观密度、堆积密度、空隙率、密度、表观密度、堆积密度、空隙率（1 1）密
3、度）密度 密度是指材料在绝对密实状态下，单密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。也可称作真密度。位体积的质量。也可称作真密度。第6页/共48页（2 2）表观密度）表观密度 表观密度是指材料在自然状态下单位体积表观密度是指材料在自然状态下单位体积（含材料实体部分和孔隙部分体积）的质量。（含材料实体部分和孔隙部分体积）的质量。（3）堆积密度 A、定义 堆积密度是指颗粒材料或纤维材料在堆积状态下单位体积的质量。堆积密度又根据散粒材料在堆积时的紧密程度分为松散堆积密度（自然堆积状态）和紧密堆积密度（紧密堆积状态）。第7页/共48页（2）空隙率 空隙率是指颗粒材料或纤维材料的堆积体积中，颗粒或纤
4、维间的空隙体积所占的百分率。2、砂的颗粒级配和粗细程度砂的颗粒级配 A定义：是指砂中大小不同的颗粒混合后相互搭配的情况。如图5-2所示：a）b）c）图52集料的颗粒级配第8页/共48页B B筛分方法筛分方法通过9.5mm方孔筛后500g烘干的待测砂4.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m75m筛底第9页/共48页5-1 分计筛余率与累计筛余率的计算关系注：筛孔尺寸筛孔尺寸（mmmm）筛余质量筛余质量（g g）分计筛余率分计筛余率（%）累计筛余率累计筛余率（%）4.754.752.362.361.181.180.600.600.300.30 0.150.15第10页/共48页
5、C颗粒级配评定 按标准规定，根据各筛两次试验的累计筛余百分率的平均值（精确至1%），评定该试样的颗粒级配情况。即：根据计算结果建筑用砂（GB/T14684-2001）将砂的合理级配以筛孔为0.60 mm的累计筛余百分率分成区、区、区共三个级配区(表5-9)。一般而言，区为粗砂区，区为中砂区，区为细砂区。普通混凝土用砂的颗粒级配，应处于表5-2中的某一个级配区内，才符合级配要求；但除4.75mm和0.6 mm筛号外，允许稍有超出分区界限，但其超出总量不应大于5，否则级配不合格。第11页/共48页表5-2 砂颗粒级配区 级配区级配区 累计筛余率累计筛余率/%/%公称粒径公称粒径（方孔筛孔径）（方孔
6、筛孔径）/mm/mm9.59.50 00 00 04.754.7510100 010100 010100 02.362.3635355 525250 015150 01.181.18656535355050101025250 00.600.608585717170704141404016160.300.309595808092927070858555550.150.15100100909010010090901001009090控制粒级第12页/共48页 图53筛分曲线注：为了更直观地反映砂的级配情况，可按表5-3的规定画出级配区曲线图第13页/共48页砂的粗细程度砂的粗细程度A定义 砂的粗细
7、程度是指不同粒径的砂粒混合后总体的粗细程度。B粗细评定 砂的粗细程度用细度模数表示，即：第14页/共48页注意：筛分析试验应采用两个试样平行试验。细度模数取两次试验结果的算术平均值，精确至0.1；如两次试验的细度模数之差超过0.20时，须重新试验。MX越大，表示砂越粗。普通混凝用砂按细度模数不同分为四级，即：粗砂：MX=3.73.1 中砂：MX=3.02.3 细砂：MX=2.21.6 特细砂：MX=1.50.7 第15页/共48页【例51】某砂样500g经筛分试验，各筛上的筛余量见表5-10，试评定砂的粗细程度和颗粒级配。筛孔尺寸筛孔尺寸/mm mm 4.754.752.36 2.36 1.1
8、8 1.18 0.60 0.60 0.30 0.30 0.15 0.15 0.150.15 筛余量筛余量/g/g 20208080100100100100757585854040分计筛余率分计筛余率/%/%4.04.016.016.020.020.020.020.015.015.017.017.08.08.0累计筛余率累计筛余率/%/%4.04.020.020.040.040.060.060.075.075.092.092.0100100 表5-10 砂的筛分试验结果第16页/共48页【解】根据表5-10给定的各筛上的筛余量，计算出各筛上的分计筛余率和累计筛余率，填入表5-10内。计算细度模数
9、：第17页/共48页注：实际测试中，要进行两次试验，结果取2次试验数值的算术平均值作为测定值。对照砂的细度模数范围，MX=2.78在2.33.0之间，可知该砂属于中砂。根据表5-9可知，此砂在0.60mm筛上的累计筛余率为60%，落在区范围，而该筛的其它各筛的累计筛余率均未超出区砂的规定范围，因此，该砂属于区砂，颗粒级配合格。第18页/共48页三、试验三、试验集料的筛分集料的筛分 1 1、试验目的、试验目的 细集料细集料-测定颗粒级配并计算测定颗粒级配并计算M MX X，为混凝土，为混凝土配合比设计提供依据配合比设计提供依据 粗集料粗集料-测定颗粒级配及粒级规格，以便于测定颗粒级配及粒级规格，
10、以便于选择优质粗集料，达到节约水泥和提高混凝土选择优质粗集料，达到节约水泥和提高混凝土强度的目的，同时为使用集料和混凝土配合比强度的目的，同时为使用集料和混凝土配合比设计提供依据。设计提供依据。第19页/共48页2 2、试验设备、试验设备 电热鼓风干燥箱（能使温度控制在电热鼓风干燥箱（能使温度控制在10551055摄氏度）电子秤（称量摄氏度）电子秤（称量1000g1000g，感，感量量1g1g）、台秤（称量）、台秤（称量10kg10kg，感量，感量1g1g）、摇筛机、搪瓷盘、毛刷等）、摇筛机、搪瓷盘、毛刷等 方孔筛方孔筛：细集料-150m、300m、600m、1.18mm、2.36mm、4.7
11、5mm、9.5mm粗集料-2.36mm、4.75 mm、9.5mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm、90.0mm第20页/共48页第21页/共48页3 3、试样制备、试样制备 细集料细集料取样取样1100g1100g烘干烘干冷却至室温后，冷却至室温后，筛除筛除9.50mm9.50mm颗粒颗粒记录筛余百分数记录筛余百分数分为两份备分为两份备用。用。粗集料粗集料将试样缩分至略大于下表规定的数量将试样缩分至略大于下表规定的数量烘干或风干后备用。烘干或风干后备用。最大最大粒径粒径（mmmm）9.59.516.016.019
12、.019.026.526.531.531.537.537.563.063.075.075.0最少最少试样试样质量质量（kgkg）1.91.93.23.23.83.85.05.06.36.37.57.512.612.616.016.0第22页/共48页4 4、试验步骤、试验步骤 称取试样称取试样500g500g（细细）、按表规定数量的试）、按表规定数量的试样取一份（样取一份（粗粗），精确至），精确至1g1g将试样倒入套筛将试样倒入套筛摇筛机摇筛机1010分钟分钟按孔径大小顺序逐个手摇按孔径大小顺序逐个手摇（筛至每分钟通过量小于试验总量的（筛至每分钟通过量小于试验总量的0.1%0.1%为止）为止）
13、称筛余物称筛余物通过筛的试样并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起筛分第23页/共48页5 5、结果评定、结果评定 计算分计筛余率。计算分计筛余率。以各号筛筛余量占筛分以各号筛筛余量占筛分试样总质量百分率表示，精确至试样总质量百分率表示，精确至1%1%。计算累计筛余率。计算累计筛余率。累计未通过某号筛的颗累计未通过某号筛的颗粒质量占筛分试样总质量的百分率。精确至粒质量占筛分试样总质量的百分率。精确至1%1%。如各号筛的筛余量同筛底的剩余量之和，与原如各号筛的筛余量同筛底的剩余量之和，与原试样质量之差超过试样质量之差超过1%1%时，需要重新试验。时，需要重新试验。细集料计算细度模数（精确至细集
14、料计算细度模数（精确至0.010.01）粗集料根据各号筛的累计筛余百分率，评粗集料根据各号筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。定该试样的颗粒级配。第24页/共48页（二）细集料的质量要求（二）细集料的质量要求 1 1、密度、堆积密度、空隙率、密度、堆积密度、空隙率 2 2、含泥量、泥块含量和石粉含量、含泥量、泥块含量和石粉含量 3 3、有害杂质含量、有害杂质含量 4 4、坚固性、坚固性第25页/共48页二、粗集料二、粗集料石子的技术性质及技术指标石子的技术性质及技术指标和易性：是指新拌和水泥混凝土易于各种工序施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能。也称混凝土
15、的工作性。第26页/共48页（一)最大粒径 1、定义：粗集料公称粒级的上限（dm）称为该粒级的最大粒径，如级配为520mm的石子，其 dm=20mm。2、选择：当集料用量一定时，其比表面积随着粒径的增大而减小，因而包裹其表面所需的水泥浆量减少，可节约水泥；而且在一定和易性和水泥用量条件下，能减少用水量而提高强度。因此，粗集料的最大粒径应在条件许可的情况下，尽量选大些。第27页/共48页（二）颗粒级配 粗集料的级配好坏对节约水泥、保证混凝土拌和物良好的和易性及混凝土强度有很大关系。特别是配制高强混凝土，粗集料级配特别重要。对于粗集料，有连续级配和间断级配之分。第28页/共48页1、连续级配 就是
16、指颗粒由小到大，每级粗集料都占有一定比例,其配制的混凝土拌合物工作性好，不易发生离析，在工程中应用多。但缺点是，当最大粒径较大（大于40mm）时，天然形成的连续级配往往与理论最佳值有所偏差，且在运输、堆放中易发生离析，影响到级配的均匀合理性。因此在实际应用中，除直接采用级配理想的天然连续级配外，常采用预先分级筛分形成的单粒粒级进行掺配组合成人工连续级配。第29页/共48页 表5-4 碎石或卵石的颗粒级配范围级级配配情情况况公称公称粒级粒级mm mm 累计筛余率（累计筛余率（%）方孔筛筛孔边长尺寸（方孔筛筛孔边长尺寸（mmmm）2.362.364.754.759.59.516.016.019.0
17、19.026.526.531.531.537.537.55353636375759090连连续续级级配配5 51010959510010080801001000 015150 05 5161695951001008585100100303060600 010100 05 5202095951001009090100100404080800 010100 05 5252595951001009090100100303070700 05 50 05 531.531.59595100100909010010070709090151545450 05 50 05 5404095951001007070
18、9090303065650 05 50 0第30页/共48页2 2、间断级配、间断级配 石子粒级不连续，人为剔去某些中间粒级石子粒级不连续，人为剔去某些中间粒级的颗粒而形成的级配方式。的颗粒而形成的级配方式。间断级配能有效降低石子颗粒间的空隙率，间断级配能有效降低石子颗粒间的空隙率，使水泥达到最大程度的节约使水泥达到最大程度的节约 但由于粒径相差较大，故混凝土拌合物易但由于粒径相差较大，故混凝土拌合物易发生离析，间断级配需按设计进行掺配而成。发生离析，间断级配需按设计进行掺配而成。第31页/共48页3、粗集料的级配也是通过筛分析试验来确定。根据普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ 52
19、2006)的规定，采用标准方孔筛，其孔径为2.36 mm、4.75 mm、9.5 mm、16.0 mm、19.0 mm、26.5 mm、31.5 mm、37.5 mm、53.0 mm、63.0 mm、75.0 mm、90.0 mm等十二个。分计筛余百分率及累计筛余百分率的计算与砂相同。普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配应符合表5-4的规定。第32页/共48页级配级配情况情况公称公称粒级粒级（mmmm）累计筛余率（累计筛余率（%）方孔筛筛孔边长尺寸（方孔筛筛孔边长尺寸（mmmm）2.362.364.754.759.59.516.016.019.019.026.526.531.531.537.537
20、.55353636375759090单单粒粒粒粒级级10102020959510010085851001000 015150 0161631.531.5959510010085851001000 010100 020204040959510010080801001000 010100 031.531.5636395951001007575100100454575750 010100 04040808095951001007070100100303060600 010100 0 表5-4 碎石或卵石的颗粒级配范围第33页/共48页（三）粗细集料的技术要求（三）粗细集料的技术要求1、集料的强度 为
21、保证混凝土强度的要求，粗集料都必须是质地坚实、具有足够的强度。碎石和卵石的强度可采用岩石立方体强度和压碎指标两种方法来检验。第34页/共48页岩石立方体强度检验p适用条件：在选择石子时，对其有严格的要求时，采用抗压强度检验。p测试步骤：制作试件（一组6块，边长50mm）浸泡48h吸水饱和强度测试数据处理。p规范规定：根据普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ 52一2006)规定，岩石的抗压强度与设计要求的混凝土强度之比不应小于1.5，对于火成岩其强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，沉积岩不宜低于30MPa。第35页/共48页压碎指标检验（如图5-5所示）方法是：将一定质量
22、的气干状态下9.513.5mm的石子除去针、片状颗粒，装入一定规格的圆筒内，在压力试验机上在160300s内均匀加荷至200kN，并稳定5s，然后卸荷，取出测定筒，倒出筒中的试样并称其重量（m0），用孔径为2.36 mm的筛筛去被压碎的细粒，称量剩留在筛上试样的重量（m1），则：式中 压碎指标，精确至0.1%；试样质量，压碎试验后筛余的试样质量，g。；第36页/共48页 对多种岩石组成的卵石，应对公称粒径20.0mm以下和20.0mm以上的标准粒级（10.020.0mm）分别进行检验，则其总的压碎指标值应按下式计算：式中：压碎指标值，；,试样中20.0mm以下和20.0mm以上两粒级的颗粒含量
23、百分率；,两粒级以标准粒级试验的分计压碎指标值。注意：以三次试验结果的算术平均值作为压碎指标测定值。压碎指标表示粗集料抵抗受压破坏的能力，其值越小，表示抵抗压碎的能力越强。压碎指标应符合表5-5和5-6的规定。第37页/共48页注：沉积岩包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等；喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。表5-5 普通混凝土用碎石的压碎指标岩石品种岩石品种混凝土强度等级混凝土强度等级碎石压碎指标碎石压碎指标 (%)(%)沉积岩沉积岩C60C60C40C401010C35C351616变质岩或深成的变质岩或深成的火成岩火成岩C60C
24、60C40C401212C35C352020喷出的火成岩喷出的火成岩C60C60C40C401313C35C353030第38页/共48页注：岩石立方体强度的检验，常用于配制C60以上混凝土，或在选择采石场对粗集料强度有严格要求，或对粗集料质量有争议，以及需经常对生产质量进行控制的混凝土。其测试流程如图5-7所示：表5-6 普通混凝土用卵石的压碎指标混凝土强度等级混凝土强度等级C60C60C40C40C35C35压碎指标压碎指标 (%)(%)12121616第39页/共48页四分法取样 试样装入圆筒中 整平筒内试样 放置试验机上盖好加压头 图图5-75-7压碎指标测试流程压碎指标测试流程第40
25、页/共48页2、坚固性 A定义 集料颗粒在气候、外力及其他物理力学因素作用下抵抗碎裂的能力。当集料由于干湿循环或冻融交替等风化作用引起体积变化而导致混凝土破坏时，即认为体积稳定性不良。具有某种特征孔结构的岩石会表现出不良的体积稳定性。曾经发现由某些页岩、砂岩等配制的混凝土较易遭受冰冻以及集料内盐类结晶所导致的破坏。集料的体积稳定性，可用硫酸钠溶液浸渍法检验其坚固性来判定。第41页/共48页B B特点特点 集料越密实，强度高，吸水率小时，其坚集料越密实，强度高，吸水率小时，其坚固性越好；结构疏松，矿物成分越复杂不均匀，固性越好；结构疏松，矿物成分越复杂不均匀，其坚固性越差。其坚固性越差。C C试
26、验方法试验方法 采用采用硫酸钠溶液法硫酸钠溶液法检验，碎石和卵石经检验，碎石和卵石经5 5次循环后，其质量损失应符合次循环后，其质量损失应符合表表5-85-8的规定。的规定。第42页/共48页表5-8 碎石、卵石的坚固性指标混凝土所处的环境条件及其性能要求混凝土所处的环境条件及其性能要求5 5次循环后的质量损次循环后的质量损失失 ()在严寒及寒冷地区室外使用，并经常处在严寒及寒冷地区室外使用，并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土；于潮湿或干湿交替状态下的混凝土；有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构或有抗疲劳、耐磨、抗冲击的地下结构或有抗疲劳、耐磨、抗
27、冲击等要求的混凝土等要求的混凝土88其他条件下使用的混凝土其他条件下使用的混凝土 12 12 第43页/共48页3 3、针片状颗粒、针片状颗粒 集料中颗粒长度大于平均粒径集料中颗粒长度大于平均粒径4 4倍针状颗倍针状颗粒和厚度小于平均粒径粒和厚度小于平均粒径0.40.4倍的片状颗粒。倍的片状颗粒。针片状颗粒的外形和较低的抗折能力会降针片状颗粒的外形和较低的抗折能力会降低混凝土的密实度和强度。低混凝土的密实度和强度。第44页/共48页有害物质会影响混凝土的强度和耐久性。4、含泥量和泥块含量概念含泥量：指粒径小于75m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75m的颗粒含量；泥块含量：指砂中粒径大
28、于1.18 mm，经水浸洗、手捏后小于600m的颗粒含量。砂石的含泥量的测定：一般用冲洗法（流程图），求黏土杂质总量占集料质量百分比。天然砂的含泥量和泥块含量符合表5-9的规定。第45页/共48页表5-9 天然砂含泥量和泥块含量 项项 目目 混凝土强度等级混凝土强度等级C60C60C55C55C30 C30 C25 C25 含泥量含泥量(按质量计按质量计)，2.02.03.03.0 5.0 5.0 泥块含量泥块含量(按质量计按质量计)，0.5 0.5 1.01.0 2.0 2.0注：对于有抗冻、抗渗或其他要求的小于或等于C25混凝土的用砂，其含泥量不应大于3.0%，对于有抗冻、抗渗或其他要求的小于或等于C25混凝土的用砂，其含泥块量不应大于1.0%。第46页/共48页砂含泥量测试流程图含泥量取样水洗试样水洗试样烘干试样第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页