建筑材料集料第4章

1、掌握集料的重要技术性质和建筑用砂、石的重要试验了解集料的分类、集料的其它技术性质和其它试验 4.1 集料的技术性质4.1.1集料的物理性质1、集料的概念集料由不同粒径矿质颗粒组成，并在混合料中起骨架和填充作用。集料又称为骨料。2、集料分类按照粒径范围集料分为粗集料和细集料。集料包括岩石自然风化而成的砾石（卵石）、砂等；以及岩石经机械扎制而成的各种尺寸的碎石、石屑等。粗集料，d 4.75mm（5mm)的颗粒，包括砾石（碎石）、卵石；细集料，d 4.75mm （5mm)的砂 ，包括天然砂和人工砂（机制砂）。碎石由各种天然岩石或卵石破碎筛分而得的颗粒状材料，是土木工程中用量最大的粗骨料。卵石是自然形

2、成的岩石颗粒，分为河卵石、海卵石和山卵石。卵石的形状多为圆形，表面光滑，与水泥的黏结较差，拌制的混凝土拌合物流动性较好，但混凝土硬化后强度较低。天然砂可分为河砂、海砂和山砂，河砂比较洁净而实用。可直接在河岸取砂，也可以用抽水泵抽上岸沉积而得；河砂级配较好，但是含泥量容易超标。人工砂（机制砂），由人工和机械轧制而成。目前绝大多数建筑用砂均采用人工砂（机制砂）。集料的含泥量：指集料中所含泥的质量占试验前烘干集料试样质量的百分率。一般针对细集料。集料的泥块含量：卵石、碎石中原粒径大于4.75mm，经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。针片状规准仪针片状颗粒：指粗集料中细长的针状颗粒与扁平的片状

3、颗粒。卵石、yh碎石粒径的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。采用相应规准仪孔宽（片状）、间距（针状）测量出针状和片状颗粒。针片状颗粒含量：集料中针片状颗粒含量的质量占试样总质量的百分率。1、集料的压碎指标集料压碎指标，又称压碎值，是集料在连续增加的荷载作用下抵抗压碎的能力，是衡量集料强度的一个相对指标，用以鉴定集料品质，表示集料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力。试验简介：9.5019.0mm之间的颗粒，压碎后，过2.36mm方孔筛，小于2.36mm的颗粒质量占原来试样质量的百分比。压碎指标类别碎石压碎指标（%）102030卵石压碎指

4、标（%）121616根据建设用卵石、碎石（GB/T 14685-2011），卵石、碎石按技术要求分为类、类、类。类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土。2、集料的坚固性 试验方法是确定碎石或砾石经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环，承受硫酸钠结晶压而不发生显著破坏或强度降低的性能。类别质量损失（%）58123、集料的母岩强度集料的母岩采用岩石切割机加工随机取样的母岩成立方体试件50mm50mm50mm或圆柱体试件50mm50mm，在水饱和状态浸泡48h，在量程为1000KN的压力机上抗压，其抗压强度为火成

5、岩应不小于80Mpa，变质岩应不小于60Mpa，水成岩应不小于30Mpa。碱-集料反应：碱集料反应是指水泥中的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂现象有机物含量细集料云母含量1、细集料（粗集料）按混凝土等级分类根据建设用砂（GB/T 14684-2011），砂按技术要求分为类、类、类。类砂宜用于强度等级大于C60的混凝土；类砂宜用于强度等级C30C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；类砂宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。4.2 细集料2、细集料的含泥量概念在建设用砂（GB/T 14684-

6、2011）中，含泥量指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量；在公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）中，含泥量指天然砂中颗粒小于0.075mm的尘屑、淤泥和黏土的含量。后者定义更为确切。在机制砂中小于0.075mm的颗粒大多数属于石粉，但也可能混有泥，在实际工程中大多数细集料为机制砂，故在机制砂中明确定义含泥量显得更为重要。粗集料的卵石也存在含泥量问题，只是施工现场卵石可以采用压力水冲洗泥，突出的是天然砂的含泥量问题。3、细集料的含泥量试验天然砂含泥量试验可以按照建设用砂（GB/T 14684-2011）或公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）规定执行，采用筛洗法测定天

7、然砂的含泥量。该法不完全适合石粉含量较高的机制砂的石粉含量测定（有人不确切地称之为含泥量测定）；如果机制砂用筛洗法测定，其结果只能是测定小于0.075mm的颗粒，而这些颗粒究竟是泥还是石粉需要通过亚甲蓝试验来确定的。细集料的泥块含量：砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于0.6mm的颗粒含量。4、细集料含泥量的技术标准天然砂含泥量类别含泥量/%1.0 3.05.0泥块含量/%01.02.0类别MB值0.5 1.01.4或合格石粉含量/质量%10.0泥块含量/%01.02.0机制砂含泥量含泥量试验天然砂采用筛洗法；机制砂如果石粉含量 3.0%，可以直接按照天然砂的标准和试验方法处理，否

8、则需要进行亚甲蓝试验判断石粉含量是否超过标准值。亚甲蓝试验的本质是判断机制砂中小于0.075mm的颗粒是石粉还是泥。石粉宽容度稍大一些，可达10%。1、细集料的技术性质概述松装密度：13501650kg/m3，捣实状态下为16001700 kg/m3。空隙率：一般在35%45%之间，特细砂可高达50%。含水率：砂中含水的质量占干砂质量的百分率。细集料的筛分试验是一个非常重要的试验。详细介绍水泥混凝土用细集料的筛分试验（干筛法）。2、细集料的筛分试验仪器设备：标准筛（方孔筛）9.5mm、 4.75mm、2.36mm、 1.18mm、 0.6mm、0.3mm、0.15mm； 天平称量1000g，重

9、量差不大于0.5g； 摇筛机； 烘箱：能控温在1055。试验准备：通常用9.5mm筛筛除其中的超粒径材料。将样品在自然状态下充分拌匀，用分料器法或四分法缩分至每份不少于550g（首先过4.75mm筛）的试样2份，在1055 的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温后备用。砂的筛分试验步骤1：准确称取烘干试样约500g（M），准确至0.5g，置于套筛的最上面一只，即4.75mm筛上，将套筛装入摇筛机，摇筛约10min。砂标准筛砂标准筛砂标准筛盖、底盘摇筛机取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的0.1%时为止，将筛出通过的颗粒并入下一号

10、筛，和下一号筛中的试样一起过筛，以此顺序进行至各号筛全部筛完为止。称量各筛筛余试样的质量mi，精确至0.5g，所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量，相差不得超过1.0%。计算分计筛余百分率(%)：各号筛上的筛余量除以试样总质量（精确至0.1%），即ai=mi/M100 计算累计筛余百分率(%)：该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和（精确至0.1%），即Ai=a4.75+a2.36+。计算通过百分率(%)：等于100减去该号筛的累计筛余百分率（精确至0.1%），即Pi=100 Ai。根据各号筛的累计筛余百分率，绘制级配曲线，判断砂的级配区属。筛孔尺寸（mm）天然砂

11、级配区1区2区3区累计筛余/%4.752.361.180.600.300.1510035565358571958010090100250501070419270100901001502504016855510090建设用天然砂颗粒级配（GB/T 14684-2011）3区累 计 筛 余 0204060801000.150.300.601.182.364.759.50过细砂区过粗砂区筛 孔 尺 寸，mm1区2区砂的级配区曲线累 计 筛 余 0204060801000.150.300.601.182.364.759.50筛 孔 尺 寸，mm2区砂的级配区2区曲线2、细集料的级配区和细度模数砂的颗粒

12、级配：砂的颗粒级配指大小颗粒的搭配情况。当砂采用同一粒径时，空隙较大；两种不同粒径搭配时，空隙减小；当采用三种不同粒径搭配时，空隙就更小了。如果搭配比例得当，小颗粒恰好填满中等颗粒的空隙，中等颗粒又恰好填满大颗粒的空隙，就会使砂石总空隙率最小，即砂颗粒越密实，换句话说此时级配良好。砂的级配区：砂的颗粒级配用级配区表示。划分为三个区 ，1区、2区和3区。砂的细度模数：根据细度模数大小将砂分为三种规格：粗砂、中砂和细砂。Mx在3.73.1为粗砂； 3.02.3为中砂； 2.21.6为细砂，最理想的砂为2区中砂。配制混凝土时，宜优先选用2区砂，当采用1区砂时应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满

13、足混凝土的和易性，当采用3区时砂时，适当降低砂率，以保证混凝土的强度。例题：某工地试验室使用天然河砂。准确称取烘干试样500g，筛分结果下表。要求计算该砂的分计筛余百分率、累计筛余百分率、细度模数；完成试验报告中的有关筛分表格；完善试验报告中的有关筛分示意图；判断该砂属于哪个区？ 砂的筛分结果图表4.3 粗集料松装密度：14001700kg/m3，捣实状态下为16001700 kg/m3空隙率：松散碎石的空隙率约45%左右；松散卵石的空隙率约为3545%。含水率：粗集料中含水的质量占干材料质量的百分率。4.3.1 粗集料的物理性质2.1粗集料的筛分试验涉及到粗集料的标准方孔筛：4.75mm、

14、9.5mm、 16mm、19mm、 26.5mm、31.5mm、 37.5mm、 53mm、 63mm、 75mm，部分试验项目所需粗集料的单项试验取样质量如下表（ GB/T14685-2011） 。4.3.2粗集料的筛分试验和颗粒级配粗集料的颗粒级配所需试样数量（GB/T14685-2011）公称最大粒径（mm）9.5161926.531.537.56375试样最小质量（kg）1.93.23.85.06.37.512.616.0 试样筛分时，可按需求选用某几个筛号。粗集料分计筛余和累计筛余的试验方法和及计算与细集料基本相同。下面举例说明。卵石、碎石的颗粒级配（GB/T14685-2011）某

15、工地试验室进行525mm碎石筛分。准确称取烘干碎石质量5000g，筛分结果见下表，要求：（1）计算该碎石的分计筛余百分率、累计筛余百分率；（2）画出筛分曲线示意图；（3）判断该碎石级配是否符合规范要求。孔径/mm31.526.5164.752.36筛底合计筛前总质量5000g筛余质量/g0155244420132561284996解：各号筛的筛余质量与筛底质量之和为4996g；与原来总质量5000g相比，误差为0.08%，小于1%，如果超过1%，则需要重新进行试验。（1）计算分计筛余百分率（%），计算公式为ai=mi/M100例如 a1=m1/M100=0/5000100=0； a2=m2/M

16、100=155/5000100=3.1；a3=m3/M100=2444/5000100=48.9；a1、a2、a3、a4、a5分别为31.5、26.5、16.0、4.75和2.36mm对应的筛上的分计筛余百分率；计算结果保留至0.1%，见下表。（2）计算累计筛余百分率（%），计算公式为Ai=a1+a2+。例如 A1=a1=0A2=a1+a2=0+3.1=3.1A1、A2、A3、A4、A5分别为31.5、26.5、16.0、4.75和2.36mm对应的筛上的分计筛余百分率；计算结果保留至0.1%，见下表。孔径/mm筛余质量/g分计筛余/%累计筛余/%规范规定的累计筛余/%31.500.00.00

17、026.51553.13.10516.0244448.95230704.75201340.392.3901002.362565.197.495100筛底128-00合计4996碎石筛分试验前总质量为5000g碎石的筛分结果和分计、累计筛余百分率碎石的累积筛余级配曲线示意图（3）从计算结果和表格规范规定的累计筛余对比，可以看出该碎石级配符合规范要求，即该碎石级配合格，也可以画出级配曲线表格判断。粗集料的级配表示大小颗粒互相搭配。粗集料的级配分连续级配（连续粒级）和间断级配（单粒粒级）。连续级配是石子由小到大各粒级相连的级配。间断级配是石子用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配这种级配可以获得更小的孔隙率，从而节约水泥，但混凝土拌合物易产生离析现象。实际上，施工现场的卵石或碎石不一定能满足级配需要，经常会遇到2种或3种甚至更多粒级的石子按照一定比例掺配直到满足级配要求为止。某砖混结构职工住宅楼，基础圈梁梁所用的C20混凝土1m3配合比为mco： mwo： mso： mgo =310：200：722：1250（单位：Kg），mco、 mwo、mso和mgo分别表示水泥、水、人工砂和碎石的质量，完成下列内容：（1）配制15 m3这样的混凝土分别需要准备水泥、水、人工砂和碎石的理论质量是多少？（2）搅拌机的额定容量为0.5 m3，但是每盘拌合只掺加2袋水泥，计算每盘材