6.第二章 原材料性能试验

1、- -第二章原材料性能试验混凝土的原材料对其各种性能有直接而重要的影响，为了更好的了解原材料的各项指标，提高试验数据的准确性，本次研究对试验所用的机制砂和碎石专门进行了各种物理指标的测定。2.1机制砂性能试验2.1.1主要仪器设备机制砂的筛分析试验鼓风烘箱：能使温度控制在105土5C。天平：称量1000g，精度1g。方孔筛：孔径为150pm、300pm、600pm、1.18mm、2.36mm、4.75mm及9.5mm的筛各一只，并附有筛底和筛盖。搪瓷盘，毛刷等。机制砂的表观密度试验鼓风烘箱：能使温度控制在105土5C。天平：称量1000g，精度1g。容量瓶：500ml。干燥器、滴管、毛刷等。机

2、制砂的堆积密度试验鼓风烘箱：能使温度控制在105土5C。天平：称量1000g，精度1g。容量筒：圆柱形金属筒，内径108mm，净高109mm，壁厚2mm，筒底厚约5mm容积为1L。方孔筛：孔径为4.75mm的筛一只。垫棒：直径为10mm，长500mm的圆钢。直尺、料勺、搪瓷盘、毛刷等。机制砂的含水率试验鼓风烘箱：能使温度控制在105土5C。天平：称量1000g，精度1g。烧杯、料勺等。2.1.2试验方法本试验根据国家标准GB/T146842001建筑用砂进行机制砂的筛分析、表观密度、堆积密度及含水率试验。各分项试验的取样数量均按照GB/T146842001建筑用砂的相关规定执行，并采用四分法缩

3、分至试验所需用量。先将机制砂用烘箱烘干至恒重，再进行试验。各试验步骤严格遵照GB/T146842001建筑用砂的规定，此处不再详细叙述。2.1.3结果计算机制砂筛分析试验结果计算计算分计筛余百分率：各号筛上的筛余量与试样总质量之比，计算精确至0.1%。计算累计筛余百分率：该号筛的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和，计算精确至0.1%。筛分后，如每号筛的筛余量与筛底的剩余量之和同原试样质量之差超过1%，须重新试验。机制砂的细度模数Mx按下式计算，精确至0.01:细度模数(M)=(A+A+A+A+A6)二5Ax100-A1式中M一细度模数；A1、A2、A3、A4、A5、A6一4.75mm、2

4、.36mm、1234561.18mm、600pm、300pm、500pm筛的累计筛余。累计筛余百分率取两次试验结果的算术平均值，精确至1%。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大于0.20时，须重新试验。机制砂的表观密度试验结果计算机制砂的表观密度按下式计算，精确至lOkg/m3:)xpw式中P表观密度，kg/m3；0P一水的密度，1000kg/m3；wG0烘干试样的质量，g；G试样、水及容量瓶的总质量，g；G2一水及容量瓶的总质量，g。表观密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3；如两次试验结果之差大于20kg/m3，须重新试验。机制砂的堆积

5、密度试验结果计算松散或紧密堆积密度按下式计算，精确至10kg/m3:GGp二一121V式中p松散堆积密度或紧密堆积密度，kg/m3；G容量筒和试样总质量，g；g2容量筒质量，g；V容量筒的容积，L。堆积密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3。空隙率按下式计算，精确至1%:V=(1-2)x100%0P0式中v0空隙率，%；P试样的松散(或紧密)堆积密度，kg/m3；1P试样表观密度，kg/m3。0空隙率取两次试验结果的算术平均值，精确至1%。机制砂的含水率试验结果计算机制砂的含水率按下式计算，精确至0.1%:G-GZ=2x100%G2式中Z机制砂的含水率，%；G、G2分别为试样烘干

6、前和烘干后的质量，g。计算结果取两次试验的算术平均值，精确至0.1%，两次试验结果之差大于0.2%时，须重新试验。2.1.4试验数据(1)机制砂筛分析试验数据表2-1机制砂筛分析试验组号总质量(kg)筛子孔径(mm)筛余量(kg)筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)细度模数(Mx)平均细度模数(MX)10.59.50.0000.00.03.65X3.64.750.0081.61.62.360.17635.236.81.180.14028.064.80.60.10821.686.40.30.0428.494.80.150.0122.497.2筛底0.0102.099.220.59.50.0000

7、.00.03.604.750.0081.61.62.360.15230.432.01.180.14629.261.20.60.12625.286.40.30.0448.895.20.150.0122.497.6筛底0.0102.099.6本研究所用机制砂的平均累计筛余百分率如下表所示:表2-2平均累计筛余百分率筛子孔径(mm)平均累计筛余百分率()9.504.751.62.3634.41.1863.00.686.40.3950.1597.4筛底99.4由表2-1、表2-2可知，本研究所用机制砂为粗砂，细度模数为3.6。机制砂的表观密度试验数据表2-3机制砂表观密度试验组号砂的质量(g)砂、水及

8、容量瓶的总质量(g)水及容量瓶的总质量(g)表观密度(Kg/m3)平均表观密度(Kg/m3)1300118499826302300115496826302630由表2-2可知本研究所用机制砂的表观密度为2630Kg/m3。机制砂的堆积密度试验数据表2-4机制砂的松散堆积密度试验组号砂的质量(Kg)容量筒容积(L)松散堆积密度(Kg/m3)平均值(Kg/m3)11.33211332133521.33811338表2-5机制砂的紧密堆积密度试验组号砂的质量(Kg)容量筒容积(L)紧密堆积密度(Kg/m3)平均值(Kg/m3)11.52411524152521.52611526由表2-4、表2-5知

9、本研究所用机制砂的松散堆积密度为1335Kg/m3,紧密堆积密度为1525Kg/m3。由表2-3、表2-4可由公式V二(1-p/p)x100%计算得到本研究所010用机制砂的空隙率为V=51。机制砂的含水率试验数据表2-6机制砂的含水率试验组号容器的质量(g)砂烘干前质量(g)砂烘干后质量(g)含水率(%)含水率平均值(%)1317.0512.9511.40.292330.0520.2518.60.310.3由表2-4可知本研究所用的机制砂含水率为0.3。2.1.5机制砂与天然砂的性能对比分析我国在建筑方面采用机制砂从20世纪60年代已经起步，但河砂、江砂等天然砂的使用还比较普遍，1973年国

10、家建委在贵州省召开了机制砂在混凝土中应用的论证会，通过建材业和建筑业的经验交流，肯定了研究成果，并制定了机制砂混凝土技术规程。自此，机制砂的应用范围得以扩大，由建筑行业扩大到公路、铁路、水电、冶金等系统，由挡护工程扩大到桥梁、隧道及水工工程，从砌筑砂浆发展到普通混凝土、钢筋混凝土,预应力混凝土、泵送混凝土、气密性混凝土及喷锚支护等工程。但是由于试验标准与技术规范的不完善及试验材料的滞后，我国建筑业对天然砂还存在较强的依赖性，在许多重要结构中对机制砂的使用还存在限制条件。砂是混凝土组成的主要材料之一，随着建筑业发展和对建筑工程质量的重视，建筑市场用砂数量越来越大，质量上要求越来越高，而合格的天然

11、砂资源却越来越少。由此引发的工程质量，破坏农田、水利资源问题日趋严重，砂的生产也因资源的变化而有所改变，建筑用砂的质量和数量对建筑市场的影响日益明显。承认人工砂合格的建材地位并加以规范利用已经成为社会发展的必然趋势。在工程建设过程中，砂作为混凝土结构材料的重要组成部分，其质量优劣对整个工程的质量及耐久性具有举足轻重的影响。经过多年开采，天然砂资源在迅速减少，有的地区已枯竭或接近枯竭，有些地区为了保持自然景观、保护江堤河坝、保护生态平衡，规定严禁开采。因此天然砂的数量和质量都远远满足不了今后国家基础设施建设及其他建设的需要，为此只有积极推广机制砂，才能缓解这一突出矛盾。在满足用砂性能指标的前提下

12、，选用经济可行的方案，既要满足施工质量要求，又要有效地控制生产成本，这样，在当今天然砂资源缺乏时期，使用优质机制砂进行混凝土施工生产不仅是可行的，其综合效益也是显著的。同时在机制砂使用中，也可以进行建筑材料学科方面的研究试验，积累经验，为学科的发展奠定基石。机制砂与天然砂相比有较大不同：机制砂质地坚硬、颗粒粗糙尖锐、多棱角、细度模数较大，用来配制混凝上所用砂率要比天然砂的大，对混凝土的工作性能有一定影响；机制砂级配较差，颗粒分布呈现出中间少、两头多的特点；机制砂石粉含量高，混凝土的流动性较差，因此在相同条件下，配制相同坍落度的混凝土，机制砂比天然砂需水量增加。生产机制砂可使大量废石资源再利用。

13、全国各地的一些石矿，经多年开采，尾矿(石屑)废弃，堆积如山，既污染环境占用土地，又浪费资源；还有大量河道卵石，基本没有利用。生产机制砂是变废为宝，既充分利用资源，解决了砂子供应不足的难题，又处理了大量尾矿、卵石；既减少了污染、清理了河道，又增加了财富，可以说是统筹兼顾，一举多得。机制砂天然资源十分丰富，在全国各地的矿山都有大量的石屑、尾矿，还有河道卵石等自然资源都可用作生产机制砂，这有利于机制砂工业就地取材，就地生产，就地供应，既减少运输费用，又减少生产费用，从而减少了工程成本，其经济效益非常可观。机制砂的石粉含量较高，增加了固体颗粒的比表面积。随着石粉含量的增加，固体颗粒的比表面积不断增大，

14、保水性增强，泌水情况得到改善。同时，石粉使混凝土拌和物的稠度增加，粘聚性增强，离析现象明显改善，机制砂中含有适当比例的石粉还可以提高坍落度。机制砂中的石粉增加了水泥浆体含量，提高了混凝士的流动性。石粉还可起到微滚珠作用，减少砂与砂之间的摩擦，从而改善混凝土的和易性。石粉在水泥水化反应中起晶核作用和微集料填充作用，增加了混凝土的密实度，在一定程度上提高了混凝土的强度。机制砂为人工生产，与天然砂相比，杂质含量较少，质量稳定且易于控制，拌制的混凝土性能也更稳定。2.2碎石性能试验2.2.1主要仪器设备碎石的筛分析试验鼓风烘箱：能使温度控制在105土5C。台秤：称量10kg，精度1g。方孔筛：孔径为2

15、.36mm、4.75mm、9.50mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm、90mm的筛各一只，并附有筛底和筛盖(筛框内径为300mm)。搪瓷盘、毛刷等。碎石的表观密度试验鼓风烘箱：能使温度控制在105土5C。天平：称量2kg，精度1g。广口瓶：1000ml，磨口，带玻璃片。温度计、搪瓷盘、毛巾等。碎石的堆积密度试验台秤：称量10kg，精度1g。磅秤：称量50kg，精度50g。容量筒，按下表要求取用：表2-7容量筒的规格要求最大粒径/mm容量筒容积/L容量筒规格内径/mm净高/mm壁厚/mm9.5,16.0,19.0,

16、26.510208294231.5,37.520294294353.0,63.0,75.0303602944垫棒：直径16mm，长600mm的圆钢。直尺、小铲等。碎石的含水率试验鼓风烘箱：能使温度控制在1055C。台秤：称量10kg，精度1g。搪瓷盘、小铲等。2.2.2试验方法本试验依据国家标准GB/T146852001建筑用卵石、碎石对本文研究所用的碎石进行筛分析、表观密度、堆积密度、含水率试验。各分项试验取样数量均按照GB/T146852001建筑用卵石、碎石的相关规定执行，并采用四分法缩分至试验所需用量。各试验步骤严格遵照GB/T146852001建筑用卵石、碎石的规定，此处不再详细叙述

17、。2.2.3结果计算碎石的筛分析试验结果计算计算分计筛余百分率：各号筛上的筛余量与试样总质量之比，计算精确至0.1%。计算累计筛余百分率：该号筛的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和，计算精确至0.1%。筛分后，如每号筛的筛余量与筛底的剩余量之和同原试样质量之差超过1%，须重新试验。根据各号筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。碎石的表观密度试验结果计算碎石的表观密度按下式计算，精确至10kg/m3:)xpw式中P表观密度，kg/m3；0P一水的密度，1000kg/m3；wG0烘干后试样的质量，g；G试样、水、容量瓶和玻璃片的总质量,g2水、容量瓶和玻璃片的总质量，g。表观密度取两次试

18、验结果的算术平均值，如两次试验结果之差大于20kg/m3，须重新试验。对颗粒材质不均匀的试样，如两次试验结果之差大于20kg/m3，可取4次试验结果的算术平均值。碎石的堆积密度试验结果计算松散或紧密堆积密度按下式计算，精确至10kg/m3:G-Gp二一121V式中P松散堆积密度或紧密堆积密度，kg/m3；G容量筒和试样总质量，g；g2容量筒质量，g；V容量筒的容积，L。空隙率按下式计算，精确至1%:pV=(1吕)x100%0P0式中v0空隙率，%；P1一试样的松散(或紧密)堆积密度，kg/m3；P0试样表观密度，kg/m3。堆积密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3。空隙率取两次

19、试验结果的算术平均值，精确至1%。碎石的含水率试验结果计算碎石的含水率按下式计算，精确至0.1%:G-GZ=2x100%G2式中Z碎石的含水率，%；G、G2分别为试样烘干前和烘干后的质量，g。含水率取两次试验结果的算术平均值，精确至0.1%。2.2.4试验数据(1)碎石的筛分析试验数据表2-8碎石的筛分析试验总质量(kg)筛子孔径(mm)筛余量(kg)筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)1.35426.50.0000.00.0190.0721.71.7160.69216.818.59.52.50060.779.24.750.63215.494.62.360.2165.299.8筛底0.0120.3100.1由表2-6可以看出，本研究所用碎石级