混凝土集料

砂岩，鲕岩
含有不明显结晶成分的细小的或 玄武岩，致密长石，斑岩，石灰
中型颗粒岩石的粗糙断面
岩
含有明显结晶成分
花岗岩，辉长岩，片麻岩
具有可见孔和洞
砖，浮石，泡沫矿渣，水泥熟料， 膨胀粘土
摘自英国标准(BS) 1975
4 集料技术要求
➢ 泥含量 ➢ 有害物含量
➢ 坚固性 ➢ 碱活性 ➢ 级配和粗细程度 ➢ 形状及表面特征 ➢ 强度
集料形状和组构分类
分类 圆形
颗粒形状分类 描述
完全水磨损或完全由摩擦形成
不规则形 自然的不规则或部分摩擦形成有圆棱
多角形
在粗糙平面的横断面上形成有很明显的 棱边
片状
集料的厚度比其他两个尺寸小的多
细条状 针片状和细条状
通常为多角形集料，其长度大大超过其 他尺寸
集料长度大大超过宽度，以及宽度大大 超过厚度
四 细集料 Fine aggregate
细集料一般为天然岩石长期风化等自然条件下形成的天然砂。 根据产源的不同，天然砂可分为河砂、海砂及山砂。也有天然岩 石经人工加工得到的机制砂，其定义为由机械破碎、筛分制成的， 粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。 而混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。
细集料的技术标准为《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》 JGJ52-92.
1 级配与粗细程度
颗粒级配是指粒径大小不同的骨料相互搭配的情况。 良好的级配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小， 从而不仅使所需水泥浆量较少，而且还可以提高混凝土 的密实度、强度及其它性能。
砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起 后的总体的粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。
湿润状态：所有孔隙充满水，而且表面有水膜。
2.集料的吸湿性与吸水性
（1）吸湿性
集料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称 为吸湿性。集料吸湿性用含水率表示，即集料中所 含水分与干燥集料的质量之比。集料的含水率用Ｗh 表示，其计算公式为：
Wh

ms mg mg
100%
式中ms——集料吸湿状态下的质量（ｇ或kg） mg——集料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）
ρ=m/V V
式中：ρ—密度, g/cm3 或 kg/m3 m—集料的质量，g 或 kg V—集料的绝对密实体积，cm3 或 m3
集料密度大小取决于其组成及微观结构， 因此相同组成及微观结构的集料其密度为一 定值。
表观密度（俗称“容重”）是指集料在自然状态下单位体 积的质量。按下式计算：
m
0
为保证混凝土的质量，砂中有害杂质的含量，应符合国 家技术规范的规定。如果是海砂，还要考虑氯离子的含量。
混凝土强度等级
含泥量（按质量计），％
含泥块量（按质量计），％ 硫化物及硫酸盐含量（折算成 SO3，按质量计），％） 云母含量（按质量计），％ 轻物质含量（按质量计），％
≥C30 ≤3.0 ≤1.0
≤C30 ≤5.0 ≤2.0
➢ 表观体积：集料在自然状态下的体积，即整体集料 的外观体积（含内部孔隙和水分），一般用 V0 表 示。
➢ 堆积体积：粉状或粒状集料在堆集状态下的外观体 积，一般用 V0’ 表示。
堆积状态不同，同一集料表现的体积大小可能不 同，一般来说， V0’ > V0 > V 。
2.密度、表观密度与堆积密度
密度是指集料在绝对密实状态下单位体积的 质量，按下m 式计算：
筛孔尺 寸（㎜）
级配区 I 区 II 区 III 区
累计筛余百分率
4.75 10~0 10~0 10~0 2.36 35~5 25~0 15~0 1.18 65~35 50~10 25~0 0.6 85~71 70~41 40~16 0.3 95~80 92~70 85~55 0.15 100~90 100~90 100~90
颗粒级配是指粒径大小不同的骨料相互搭配的情况。良好的级 配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅使所需水泥 浆量较少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其它性能。因 此，对于集料的级配，无论是商品混凝土生产企业还是施工单位， 都应予以重视。
在拌制混凝土时，砂的颗粒级配和粗细程度应 同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当 的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到 空隙及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅 水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与 强度。
➢ 干燥的亲水性集料处在较潮湿的空气中时，便会吸收空气 中的水分；而当较潮湿的集料处在较干燥的空气中时，便 会向空气中放出水分。前者是集料的吸湿过程，后者是集 料的干燥过程。
➢ 集料的吸湿性主要取决于集料的组成及结构状态，一般说， 开口孔隙率较大的亲水性集料具有较强的吸湿性。
➢ 集料的吸湿性还与其环境状态有关。在空气中，它随环境 的温度和湿度的变化而改变。最后集料的含水率将与环境 湿度达到平衡状态，与空气湿度达到平衡时的含水率称为 平衡含水率。此时的含水状态称为气干状态。
普通混凝土用砂的细度模数一般在 2.2～3.2 之 间较为适宜。
国家标准将细度模数为3.7 ～ 1.6的普通混凝 土用砂，以0.60㎜筛孔的累计筛余量分成三个级配 区，如表4-1所示及图4-1所示。普通混凝土用砂的 筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个 区域以内。
普通混凝土用砂级配区的规定
三、集料与水有关的性质
➢ 集料的含水状态 ➢ 集料的吸湿性与吸水性 ➢ 集料的耐水性 ➢ 集料的抗冻性
1.集料的含水状态
a)
b)
c)
d)
a)
全干状态：在105℃中烘干至恒重，孔隙中的水被烘干；
b)
气干状态：除掉表面水分，但部分内部孔隙中仍然充满水；
c)
饱和面干：所有孔隙充满水，但在表面无水分；
d)
砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行 测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示 砂的粗细。
筛分析方法，是用一套孔径为4.75、2.36、1.18、 0.6、0.3、0.15、(mm)的标准筛，将500g的干砂试样 由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的 砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累 计筛余百分率Ａi（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余 百分率之和）。
（2）吸水性
吸水性是指在水中集料吸收水分的能力。吸水性的大小 以吸水率来表示，分为质量吸水率和体积吸水率。
➢ 质量吸水率 是指集料在吸水饱和时，所吸水量占集料在干
燥状态下的质量百分比，并以ｗm 表示。质量吸水率ｗm 的 计算公式为：
Wm

mb mg mg
100%
式中 mb——集料吸水饱和状态下的质量（ｇ或kg）
堆积密度是指粉状或粒状集料，在堆积状态下单位体积 的质量。按下式计算：
0'

m V0'
式中 ρ0，——集料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3
m ——集料的质量，g 或 kg
V0，——集料的堆积体积，cm3 或 m3
散粒集料堆积状态下的外观体积，既包含所有颗粒内的 孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大小不但取决于 集料颗粒的表观密度，而且还与堆积的疏密程度有关。
散粒集料的堆积体积通常用容器法测定。
3.孔隙与空隙
孔隙率 集料内部孔隙的体积占集料总体积的百分率，
它以 P 表示。孔隙率P的计算公式为：
式中P —— 集料孔隙率，％； V0 —— 集料在自然状态下的体积，cm3或m3；
V —— 集料的绝对密实体积，cm3或m3； ρ0 —— 集料表观密度，ｇ/cm３； ρ—— 集料密度，ｇ/cm３。
混凝土性质
抗冻性 耐 久 抗干湿性 性 抗热冷性
耐磨性 碱-集料反应
强度 收缩和徐变 热膨胀系数
热导率 比热容
容重 弹性模量
易滑性 经济性
相应的集料性质 稳定性，孔隙率，孔结构，渗透性，饱和度，抗拉强度，组 织和结构，粘土矿物 孔结构，弹性模量 热膨胀系数 硬度 存在异常的硅质成分 强度，表面构造，清洁度，最大粒径 弹性模量，颗粒形状，级配，清洁度，最大粒径，粘土矿物 热膨胀系数，弹性模量 热导率 比热容 相对密度，颗粒形状，级配，最大粒径 弹性模量，泊松比 趋向于磨光 颗粒形状，级配，最大粒径，需要的加工量，可获量
空隙率表示散粒集料颗粒间的空隙，反映散 粒集料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可 作为控制混凝土集料级配与计算含砂率的依据。
与集料空隙率对应的是填充率，即散粒集料 的自然状态体积占堆积体积的百分率，用 D′表 示，填充率可用下式公式计算：
P V0 100％ 0 100％
V0
0
1 集料的分类 按密度分 •重集料 •普通集料 •轻集料
堆积 密 度 ≤1100kg/m3
防辐射混 凝土
1 集料的分类
按形状分 •碎石 •卵石
1 集料的分类
按材质分 •石灰岩 •石英岩 •花岗岩 •砂岩
按加工方式分 •天然集料 •人造集料
2 集料的生产
3 集料对混凝土力学性能和物理性能的影响
中建商品混凝土有限公司
混凝土集料
技术质量部
一 集料概述
集料 分 为 粗 集 料 （ 粒径 >4.75mm， 即石 子 ）和细集料 （粒径<4.75mm，砂），混凝土中集料占70%~80%的体积， 因此集料对混凝土的性能有重要的影响。集料除作为经济的填 充料之外，通常还为混凝土带来了体积稳定性和耐磨性。
V0
式中：ρt——表观密度，ｇ／ｃｍ３； m——集料的质量，g 或 kg； V0——集料的表观体积，cm3 或 m3 ；
表观体积可采用直接度量外形尺寸和排水法测定。为防止 水渗入集料内部孔隙影响结构，可在集料表面涂蜡。
集料表观密度还与集料的含水状态有关，一般测定表观密 度时以干燥状态为准。对含水状态的表观密度须注明含水 情况。
配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂；当采用Ⅰ区砂 时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混 凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率， 以保证混凝土的强度。
砂的细度模数并不能反映其级配的优劣，细度模 数相同的砂，级配可以不相同，所以配制混凝土时必 须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。
2 砂中有害杂质的含量
集料中的孔隙
空隙率 散粒集料颗粒间的空隙体积(Vs)占堆积体积的百分 率。Vs=V’0 －V0 空隙率 P 可按下式计算：
P V0 V0 1 V0 1 0
V0
V
0
式中ρ0—— 集料的表观密度; ρ’0—— 集料的堆积密度； V0 —— 集料在自然状态下的体积； V’0—— 集料的堆积体积； Vs —— 集料颗粒间的空隙体积，Vs =V’0 －V0
粒径小于0.08mm颗粒的含量 包括有机物、硫酸盐、云母、轻 物质等 硫酸钠浸泡5次循环后的重量损失 化学法、长度法等检验
压碎指标
二、集料的状态参数和结构特征
➢集料的体积 ➢集料的密度 ➢集料的孔隙与空隙
1. 体积 集料占有的空间尺寸。集料所处状态不同，表 现出的体积不同。
➢ 绝对密实体积：干集料在绝对密实状态下的体积。 即不包括内部孔隙的集料体积，一般用 V 表示。
≤1.0 ≤2.0 ≤1.0
mg——集料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。
来自百度文库
➢ 体积吸水率 是指集料在吸水饱和时，所吸水的体积占集料 自然体积的百分率。体积吸水率通常用来表示孔隙率较大的 集料的吸水率。体积吸水率WＶ的计算公式为：
Wv

mb mg V0
•
1
W
100%
式中mb——集料吸水饱和状态下的质量（ｇ或kg） mg——集料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）。 V0——集料在自然状态下的体积，（cm3 或 m3） ρw——水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常温下取1.0 g/cm3
细度模数计算公式：
Mx

( A2

A3
A4 A5 100 A1
A6 )
5A1
式中 Ａi——累计筛余百分率，即该号筛与大于该号 筛的各筛分计筛余百分率之和。
细度模数（Ｍx）愈大，表示砂愈粗，砂的细度模 数范围一般为 3.7～0.7 。
➢ Ｍx在 3.7～3.1 为粗砂 ➢ Ｍx在 3.0～2.3 为中砂 ➢ Ｍx在 2.2～1.6 为细砂 ➢ Ｍx在 1.5～0.7 为特细砂
例子 河卵石或海卵石；沙漠，海 岸和风吹砂
各种轧制的碎石，废料(大 卵石)；压碎的矿渣 层状岩石
表面组构 玻璃态 光滑的 颗粒状 粗糙的 结晶的 蜂窝状
集料的表面组构 特征
例子
贝壳状断面
黑燧石，黑曜石，玻璃态矿渣
水磨蚀或薄片状细晶岩断面
卵石，黑硅石，板岩，大理石， 某些流纹岩
断面出现或多或少的圆颗粒