《建筑材料与检测》课件-1.2 砂、石骨料主要技

建筑材料与检测材料的物理性质：材料与水有关的性质案例导入改善孔的结构提高材料的抗渗性现象：提高混凝土的抗渗性能的措施之一是在混凝土搅拌过程中掺入引气剂。三、材料与水有关的性质亲水性与憎水性吸水性与吸湿性耐水性抗渗性抗冻性三、材料与水有关的性质1、亲水性与憎水性亲水性：材料在空气中与水接触时，能被水湿润的性质；憎水性：材料不易被水润湿的性质。具有亲水性的材料称为亲水性材料，如木材、砖、混凝土、石等；反之为憎水性材料，如沥青，石蜡、塑料等；三、材料与水有关的性质工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ≤９０˚时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞９０˚时，为憎水性材料。见图1-1。三、材料与水有关的性质（ａ）亲水性材料（b）憎水性材料图1-1材料润湿示意图θ≤９０˚亲水性；θ=0℃完全润湿θ＞９0˚憎水性θ=180℃完全不湿润三、材料与水有关的性质2、材料的吸水性和吸湿性（1）吸水性是指材料与水接触吸收水分的性质，吸水性的大小用吸水率表示。三、材料与水有关的性质吸水率用两种表示方式

1）质量吸水率：

其中：𝑊𝑚——材料的质量吸水率（%）；𝑚𝑠——材料在吸水饱和状态下的质量（𝑔）；𝑚d——材料在干燥状态下的质量（𝑔）。三、材料与水有关的性质

其中：𝑊𝑣：材料的体积吸水率（%）；𝑉0：干燥材料在自然状态下的体积（𝑐𝑚3)；𝜌𝑊：水的密度，常温下取1.0𝑔/𝑐𝑚3。2）体积吸水率材料在吸水饱和状态下，所吸收水的体积占材料自然体积的百分率。吸湿性是指材料吸收空气中水分的性质；吸湿性的大小用含水率表示。三、材料与水有关的性质（2）材料的吸湿性干燥材料处在较潮湿的空气中时，便会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处于较干燥的空气中时，便会向空气中放出水分，前者是材料的吸湿过程，后者是材料的干燥过程。由此可见，在空气中，某一材料的含水多少是随空气的湿度变化的。三、材料与水有关的性质含水率是指材料中所含水的质量占其干质量的百分率，用Wh表示；计算公式如下：

显然，材料的含水率受所处环境中空气湿度的影响。当空气中湿度在较长时间稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率叫做材料的平衡含水率。三、材料与水有关的性质3、材料的耐水性耐水性：是指材料长期在水的作用下，其强度也没有显著下降的性质；一般用软化系数表示：

三、材料与水有关的性质Ks值是选用建材的重要依据Ks值越大，其耐水性越强反之则耐水性越小。经常位于水中或受潮严重的重要结构物,应选用Ks≥0.85的材料。受潮较轻的或次要结构物应选用KR≥0.70的材料。软化系数大于0.85的材料，通常可以认为时耐水性材料三、材料与水有关的性质4、抗渗性抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。K——渗透系数，cm/s；Q——透水量，cm3；t——时间，S；H——水头（cm）。

三、材料与水有关的性质抗渗性材料选用抗渗等级：是指规定的试件在标准的试验方法下试件你透水时所能承受的最大水压力用Pn表示，水利工程用W来表示。材料的孔隙率越小，孔隙封闭，其抗渗性强。经常受压力水作用的地下工程及水利工程等。应选用具有一定抗渗性的材料，防水材料应具有不渗透性。三、材料与水有关的性质5、材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，其强度也不严重降低的性质。材料的抗冻性用抗冻等级来表示。抗冻等级是以试件在吸水饱和状态下，经冻融循环作用，质量损失和强度下降均不超过规定数值（一般要求强度降低不超过25%，质量损失不超过5%）的最大冻融循环次数来表示如F50、F100等。课程小结一.材料的亲水性与憎水性二.材料的吸水性与吸湿性三.材料的耐水性四.材料的抗渗性与抗冻性思考题防水防潮材料应优先选用哪种材料？建筑材料与检测材料的密实度与孔隙率；空隙率与填充率课程导入海绵路面透水混凝土它是以硅酸盐类水泥为胶凝材料透水混凝土，硬化后的混凝土内部通常含有20%左右的连通孔隙，透水系数为1-15mm/s。该种透水性混凝土成本低，制作简单，可用于道路铺筑及预制成品应用。

透水混凝土又称多孔混凝土，透水地坪，其是由碎石、水泥、胶结剂、颜料和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆，相互粘结形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的特点，也可称无砂混凝土。什么是透水混凝土？透水原因：连通孔隙是水透过透水混凝土表面层的主要途径，透水性能的好坏主要受连通孔隙率影响。在特定的环境，它的出现可有效改善原城市道路的不足，能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市地下水位急剧下降等一些城市环境问题。并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害，同时也是保护地下水、维护生态平衡、缓解城市热岛效应的优良铺装材料。有利于人类生存环境的良性发展及在城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义（1）材料的密实度：是指材料体积内被固体物质充实的程度，也就是固体体积占总体积的比例，用D来表示。一、材料与质量相关的性质1.5材料的密实度和孔隙率

（2）材料的孔隙率：是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率，用P表示。一、材料与质量相关的性质P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%

一、材料与质量相关的性质材料的很多性质，如强度、吸水性、耐水性、导热性均与密实度有关，

ρ0/ρ越接近1，材料就越密实。材料的密实度和孔隙率是从不同方面来反映材料的密实度，一般材料通常采用孔隙率表示。一、材料与质量相关的性质密实度和孔隙率反映了材料的致密程度。例：孔隙率小，则强度越高吸水越少抗渗性和抗冻性越好导热性越大一、材料与质量相关的性质表1.3常用材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率一、材料与质量相关的性质1.6材料的填充率与空隙率（1）填充率：填充率是指散粒材料（如砂子、石子等）在堆积体积中，被其颗粒填充的程度。填充率一般用D’来表示，按下式计算：

或一、材料与质量相关的性质（2）空隙率：空隙率是指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率，用P’表示：

空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度；空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含沙量的依据。今天我们介绍了材料的密实度及孔隙率，空隙率和填充度，材料的很多性质，如强度、吸水性、耐水性、导热性均与密实度有关。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间相互填充的致密程度；空隙率同时可作为控制混凝土骨料级配与计算含沙量的依据，正确理解这两组概念的不同之处，并合理的运用在材料检测中课程小结思考题空隙率与孔隙率有什么区别？建筑材料与检测材料的物理性质：材料的密度、表观密度、堆积密度课程导入烧结普通砖是传统的墙体材料，具有较高的强度和耐久性，因其多孔而具有保温绝热、隔音吸声的优点，被大量用于砌筑建筑物的内墙、外墙、柱、拱、烟囱、沟道等，如何测量和计算普通烧结砖的密度、表观密度？体积是材料占空有的空间尺寸，由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积块状材料在自然状态下的体积由固体物质体积和其内部孔隙体积组成一、材料与质量有关的性质1.1材料的体积构成固体物质部分材料内部孔隙按孔的特征又可分为开口孔和闭口孔，开口孔隙与材料周围介质相通，材料在浸水时易吸水饱和，闭口孔不进水一、材料与质量有关的性质块状材料体积构成示意图：1一颗粒状固体物质2—颗粒的开口孔隙3—颗粒的闭口孔隙4一颗粒间空隙散粒材料是指具有一定粒径的颗粒堆积体，如：砂、石等，其体积组成包括固体物质体积、颗粒内部孔隙体积及固体颗粒之间的空隙体积。一、材料与质量有关的性质散粒材料体积构成示意图：1—闭口孔隙2—开口孔隙一、材料与质量有关的性质1.2密度与视密度密度：指的是材料在绝对密实状态下，单位体积的干质量。计算公式为：

上式中：ρ—密度（g/cm3)；m—材料在干燥状态下的质量（g）；v—材料在绝对密实状态下的体积（cm3）;一、材料与质量有关的性质材料在绝对密实状态下的体积指的是不包含材料内部孔隙的实体积对于绝对密实的材料而言，内部是不含孔隙的，故体积很容易测定；例如：钢材、玻璃（接近于绝对密实）但是对于绝大多数材料而言，在自然状态下材料是含有一些孔隙的；如：砖、石材等块状材料一、材料与质量有关的性质视密度(视比重）视密度是指散粒材料的密度。当测定散粒材料（砂、碎石）的密度时，其计算体积是指颗粒的体积（包含颗粒内部所含的闭口孔隙）。计算公式与密度相同。一、材料与质量有关的性质1.3表观密度指的是材料在自然状态下，单位体积的干质量；表观密度的计算公式为：

上式中：ρ0—密度（g/cm3)m—材料在干燥状态下的质量（kg）；v0—材料在绝对密实状态下的体积（cm3);自然状态下的体积V0=密实状态下的体积V+孔隙体积V孔一、材料与质量有关的性质材料在自然状态下的体积是指材料的密实体积与材料内所含全部孔隙体积之和对于外形规则的材料，其测定很简便，只要测得材料的重量和体积，即可算得表观密度。不规则材料的体积要采用排水法求得，但材料表面应预先涂上蜡，以防水分渗入材料内部而影响测定值。材料的表观密度与材料的含水状态有关，含水状态不同，材料的质量及体积均会发生改变，故在提供材料的表观密度的同时，应提供材料的含水率。一、材料与质量有关的性质思考题：如何测定材料的表观密度？

1、测定材料的干质量m:取材料样品磨细烘干烘箱1050C~1100C冷却到室温干燥器称量质量m天平一、材料与质量有关的性质2、测定材料的自然体积V0分两种情况：（1）对于形状规则的材料，如砖、石块等：用游标卡尺可定材料的自然体积；对于六面体，测定长、宽、高；对于圆柱体，测定其直径和高；（2）对于形状不规则的材料，如卵石、碎石等，采用排液法确定其自然体积；一、材料与质量有关的性质排液法测定不规则材料自然体积V石：m1=m水+m瓶+m石m2=m’水+m瓶（m2+m石）-m1=∆m水

一、材料与质量有关的性质3、计算材料的表观密度：

单位规定：质量（𝑚）：𝑔；体积（𝑉0）：𝑐𝑚3水的密度为：𝑔/𝑐𝑚3思考题：如何测量木材的表观密度？一、材料与质量有关的性质1.4堆积密度指的是颗粒状或粉状材料在堆积状态下，单位体积的干质量；计算公式为：

一、材料与质量有关的性质散粒材料的松散体积包括固体颗粒体积、颗粒内部孔隙体积和颗粒之间的空隙体积，松散体积用容量桶测定，质量实际指容量筒内材料的质量。堆积密度与材料的装填条件及含水状态有关今天我们学习了材料的物理性质之一，与质量相关的性质，即材料的密度、表观密度、堆积密度，了解了绝对密实体积、自然体积、表观体积。少数绝对致密材料有哪些材料，于大多数材料而言，都不是绝对密实的，对于规则材料和不规则材料的体积测量方法，及堆积密度的测定方法课程小结思考题思考题：如何测定砂和石子的堆积密度？建筑材料与检测砂的粗细程度主讲老师：谢阳案例导入勾缝细砂砌筑墙体中砂毛石砌筑粗砂不同大小颗粒的平均粗细程度。砂的粗细程度砂的粗细程度案例引入【工程案例】某工程用砂，用500g烘干砂进行筛分试验，测得各号筛上的筛余量如表中所示。试评定砂的粗细程度。执行标准：《建筑用砂》（GB/T14684-2011)筛孔尺寸（mm）4.752.361.180.60.30.15筛底筛余量（g）28.557.673.1156.6118.555.59.7案例分析【案例分析】砂的粗细程度是指不同粒径的砂组合在一起的总体粗细程度，一般分为粗砂、中砂和细砂。通过计算出细度模数（Mx），根据其大小评定砂的粗细程度。粗砂：Mx=3.7~3.1中砂：Mx=3.0~2.3细砂：Mx=2.2~1.6细度模数愈大，反应砂愈粗。理论讲解砂的细度模数（Mx）计算公式：

A1、A2……A6—4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm筛的累计筛余百分率。如何计算累计筛余百分率？理论讲解4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm

筛底m1m2m3m4m5m6m7筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）4.75m12.36m21.18m30.6m40.3m50.15m6A1=a1理论讲解4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm

筛底m1m2m3m4m5m6m7筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）4.75m12.36m21.18m30.6m40.3m50.15m6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6理论讲解将A1、A2……A6代入细度模数计算公式中：

粗砂：Mx=3.7~3.1中砂：Mx=3.0~2.3细砂：Mx=2.2~1.6筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）4.75m12.36m21.18m30.6m40.3m50.15m6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6案例总结【案例总结】评定砂的粗细程度，需计算出砂细度模数的大小，具体为先计算分计筛余百分率，在计算出累计筛余百分率，代入公式中即可求得。将A1至A6代入公式中，可得：

故该砂为中砂。筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）4.7528.57.57.52.3657.611.519.01.1873.114.633.60.6156.631.364.90.3118.523.788.60.1555.511.199.7筛底9.7A1A2A3A4A5A6效果检验

【练习题】某某工程用砂，用500g烘干砂进行筛分试验，测得各号筛上的筛余量如表中所示。试评定砂的粗细程度。筛孔尺寸（mm）4.752.361.180.60.30.15筛底筛余量（g）2862731371197110建筑材料与检测砂石骨料的质量控制主讲老师：谢阳课程导入砂石骨料的质量会直接影响到混凝土的质量沙子太细：强度下降，易开裂；含泥量大：保塑性差，耐入性降低；石粉含量大：影响强度、耐久性能；合理的含粉量：完善级配，提高密实性，增加综合性能。同学们通过图片看到了什么？砂石骨料的质量控制细骨料质量控制砂的粗细程度及颗粒级配由于在混凝土中砂粒表面由水泥浆来包裹，因此，当混凝土拌合物和易性要求一定时，粗砂较细砂的水泥用量为省。但若砂子过粗，易使混凝土拌合物产生离析、泌水等现象。因此，混凝土用砂不宜过细，也不宜过粗。

砂中各有害杂质对混凝土的危害杂质会妨碍水泥与砂的黏结，降低混凝土的强度、抗渗性及抗冻性。砂石骨料的质量控制细骨料质量控制按照砂的主要技术指标，检验(含复检)后，各项性能指标都符合本标准的相应类别规定时，可判为该产品合格。若有一项性能指标不符合标准要求时，则应从同一批产品中加倍取样，对不符合标准要求的项目进行复检。复检后，该项指标符合标准要求时，可判该批产品合格，仍然不符合标准要求时，则判该批产品为不合格。判定规则砂石骨料的质量控制粗骨料质量控制对有害物质的补充说明粗骨料中严禁混入煅烧过的石灰石或白云石，以免过火生石灰引起混凝土的膨胀开裂。粗骨料中如发现含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，要进行专门试验，当确认能满足混凝土耐久性要求时方能采用。砂石骨料的质量控制粗骨料质量控制骨料的粗骨料强度与混凝土强度之间的关系卵石的强度只用压碎指标值表示。碎石的抗压强度测定碎石抗压强度一般在混凝土强度等级大于或等于C60时才检验，其他情况如有怀疑或必要时也可进行抗压强度检验。通常要求岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。压碎指标值越小，说明粗骨料抵抗受压破碎能力越强，基强度越大。当粗骨料粒径增大时，其总表面积减少，包裹其表面所需的水泥浆数量减少，可节约水泥。因此，在条件许可的情况下，粗骨料的最大粒径应尽量用大些。最大粒径砂石骨料的质量控制粗骨料质量控制按照石的主要技术指标，检验(含复检)后，各项性能指标都符合本标准的相应类别规定时，可判为该产品合格。若有一项性能指标不符合标准要求时，则应从同一批产品中加倍取样，对不符合标准要求的项目进行复检。复检后，该项指标符合标准要求时，可判该批产品合格，仍然不符合标准要求时，则判该批产品为不合格。判定规则课程小结混凝土组成材料的质量直接影响到所配制混凝土的质量，要求掌握对普通混凝土基本组成材料的技术要求。普通混凝土骨料砂石的检测依据、检测方法及其质量控制。细骨料质量控制粗骨料质量控制课程思考下面这道讨论题请同学们课后完成习。砂、石中的黏土、淤泥、细屑等粉状杂质及泥块对混凝土的性质有哪些影响?建筑材料与检测石的最大粒径主讲老师：谢阳案例导入勾缝细砂同学们通过图片看到了什么？最大粒径是用来表示粗骨料粗细程度的。公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。例如，5〜31.5mm粒级的粗骨料，其最大粒径为31.5mm。石的最大粒径石的最大粒径水利工程中考虑最大粒径Dmax的意义在石子质量m相同时，当增大颗粒的最大粒径Dmax时，其表面积减小；用较大Dmax石子制做混凝土拌和物时，可以节约水泥的用量，因此比较经济。故在混凝土设计中，尽可能选用最大粒