混凝土骨料

4.2技术要求（TB/T10424-2004） • 4.2.1 细骨料
• 粒径小于150μｍ-4.75mｍ的岩石颗粒（砂）称为细骨 料. • 混凝土用的细骨料有天然砂和人工砂。 • 天然砂：河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。混凝土用砂的 质量技术要求分述如下。 • 2.1砂的粗细程度与颗粒级配 • 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。 在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总 表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包 裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥 浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所 需的水泥浆为省。
– 使用非活性材料 – 控制水泥及混凝土中的碱含量 – 控制湿度 – 使用混合材及化学外加剂 – 隔离混凝土间的物质交换
• 碱集料反应 • ——是指混凝土中所含的碱（Na2O或 K2O）与骨料的活性成分（活性SiO2）， 在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学 反应，反应生成复杂的碱—硅酸凝胶，这 种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。 • 反应慢，潜在危害相当大。
• 4.1.5.3 空隙率
– 粗骨料一般为：碎石45%、卵石35%~45% – 砂40%
• 4.1.5.4骨料的最大粒径（选择较大） • 4.1.5.5粗骨料的针片状含量
– 针：长度大于平均粒径2.4倍（8%、15%、25%） – 片：厚度小于平均粒径0.4倍
• 4.1.5.6骨料的质量系数
K f (50 V1 ) V 1: 空隙率
复习
几个思考题
• • • • • • 沸煮法安定性试验是检测水泥中 f-CaO含量是否过多 掺混合材料的水泥最适于蒸汽养护 。 水泥熟料矿物组成中耐化学腐蚀能力最差的是C3A 。 若要求水泥的水化热较低，可适当提高C2S的含量。 普通硅酸盐水泥的强度等级? 常见的活性混和材料有粒化高炉矿渣、粉煤灰 、火山 灰 火山灰水泥的性能特点? 用水淬粒化高炉矿渣加入适量石膏共同磨细，即可制得 矿渣硅酸盐水泥？ 含重碳酸盐多的湖水中，可以使用硅酸盐水泥？ 水泥比表面积是指单位质量水泥颗粒表面积的总合？
4.1.3骨料的弹性模量
• 混凝土的弹性模量受 骨料的影响很大 • 两者成正比例关系 • 骨料的弹性模量一般 为
3 10 ~ 12 10 MP
4 4
4.1.4表观密度 、堆积密度 4.1.5级配
'
表示骨料中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒 之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高 强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂 粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配
• （2）骨料的坚固性 • 骨料的坚固性是指在气候、外力和其 他物理力学因素作用（如冻融循环作 用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试 验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五 次干湿循环后，其质量损失应不超过 规范的规定。
• 4.2.2.3有害杂质 • 粗骨料中的有害杂质主要有：粘土、淤泥及细 屑；硫酸盐及硫化物；有机物质；蛋白石及其 他含有活性氧化硅的岩石颗粒等。它们的危害 作用与在细骨料中相同。各种有害杂质的含量 都不应超出规范的规定。 • 粗骨料中的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径 的２～４倍）和片状（厚度小于平均粒径的0.4 倍）颗粒，不仅影响混凝土的和易性，而且会 使混凝土的强度降低。骨料中针状颗粒含量， 应符合规范中的规定。
有 害 矿 物 ： 云 母 、 泥
4.1.2骨料 • 骨料的强度：
• 由于骨料的强度一般高于水泥石的的强度，因此 混凝土的强度一般决定于水泥石和界面粘结的强 度，而界面粘接的强度又决定于水泥石的强度和 表面状况（粗糙程度，棱角的多少、粘附的泥等 杂质的多少、吸水性的大小）凝结硬化条件及混 凝土拌合物的泌水性等
4.1.5.1筛分曲线 骨料颗粒大小。用各筛上的筛余量按质量百 分比表示。注意砂的分级P117三分区 连续级配（粗骨料）
4.1.5.2细度模数的计算公式为：
( A2 A3 A4 A5 A6 ) 5 A1 f 100 A1
f
在3.7～3.1为粗砂， 在3.0～2.3为中砂， 在2.2～1.6为细砂， 在1.5～0.7为特细砂。
• 然而石子最大粒径（Dmax）过大时，则由于 骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成 混凝土的强度下降。同时，最大粒径的选 用，要受结构上诸因素和施工条件等方面 的限制。根据我国钢筋混凝土施工规范规 定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于 结构物最小断面的短边长度的１／４；不 得大于钢筋最小净距的 ３／４。另外还受Hale Waihona Puke Baidu搅拌机以及输送管道等条件的限制。
表 4-1 普通混凝土用砂级配区的规定 （ GB/T14684-2001） 筛孔尺 寸（㎜） 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 级配区 I区 II 区 III 区
累计筛余百分率 10~0 10~0 10~0 35~5 25~0 15~0 65~35 50~10 25~0 85~71 70~41 40~16 95~80 92~70 85~55 100~90 100~90 100~90
• 4.2.2.2 粗骨料的强度及坚固性 • （1）粗骨料的强度 • 粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒 状石子的压碎指标来表示。 • 岩石立方强度试验，是用母岩制成 5×5×5㎝ 立方体，或直径与高度均 为 5㎝的圆柱体试样，浸泡水中４８ｈ， 待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压 强度与设计要求的混凝土强度等级之比， 不应低于1.5。
分计筛余（％） a1=5/500=1 a2=100/500=20 a3=150/500=30 a4=145/500=29 a5=80/500=16 a6=20/500=4
累计筛余（％） A1=a1=1 A2=A1+ a2=21 A3=A2+ a3=51 A4=A3+ a4=80 A5=A4+ a5=96 A6=A5+ a6=100
4.1.1 骨料 通常所用的砂、石的强度高于水泥石的强度， 因此在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨 料；主要限制混凝土的干缩、减少水泥的用量 和水化热、降低成本，并提高混凝土的强度和 耐久性的作用。 骨料占混凝土总体积的 70 ％ -80 ％；水泥石： 20％-30％，此外还有少量的气孔。
4.1.1骨料 • 分类：
0.15mm~4.75mm(砂) 细骨料： 按粒径分 粗骨料：>4.75mm（石） 3 轻骨料：绝干密度<2.3g/cm 3 3 按密度分 普通骨料：2.3g/cm 2.8g/cm 重骨料：2.9g/cm 3 ~ 4.0g/cm 3 天然 按成因分 人造
• • • •
第四章 混凝土用骨料
• 4.1 概述
• 混凝土组成：是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入 适量的掺合料和外加剂。 • 几个概念 • 混凝土拌合物：硬化前的混凝土或称新拌混凝土。 • 水泥浆：水和水泥组成水泥浆。 • 水泥砂浆：水泥浆包裹在砂的表面，并填充在砂的空隙中 成为砂浆 • 水泥浆和砂浆在混凝土拌合物中分别起到润滑砂、石的 作用，使混凝土具有施工要求的流动性，并使混凝土成型密 实。
• 压碎指标是将一定重量气干状态下10～20ｍｍ的石子装 入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到 200ｋＮ，卸荷后称取试样质量（ｍ0），再用孔径为 2.36ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量 （m1），用下式计算压碎指标：
m0 m1 a 100% m0
• 式中 δa---------压碎指标值，%； • ｍ0--------试样质量，g； • m1--------压碎试验后试样的筛余量，g。 • 压碎指标值越小，骨料的强度越高。
• 砂中有害杂质的含量 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。见表 。
表 4-2 砂中有害杂质含量的规定（ TB/T10424-2004） 品质要求（按质量计） （% ） 项目 小于 C30 C30~C50 大于 C50 含泥量 ≤ 5.0 ≤ 3.0 ＜0.2 泥块含量 ＜ 1.0 ＜0.5 ＜0.5 云母含量 ≤ 1.0 ≤ 1.0 ＜ 0.5 轻物质 ≤ 1.0 ≤ 1.0 ≤ 1.0 有机物含量 合格 合格 合格 硫化物、硫酸盐 ＜ 1.0 ＜ 1.0 ＜ 0.5 （ＳＯ３ ）
• 因此，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。
• 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。筛分析的方法，是用一套孔径 （净尺寸）为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、 0.30、0.15㎜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Ａ i （各个筛和比该筛粗的所 有分计筛余百分率之和）。
• （2）颗粒级配 • 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相 同。级配试验采用筛分法测定，即用 2.36 、 4.75 、 9.5 、 16.0 、 19.0 、 26.5 、 31.5 、 37.5 、 53.0 、 63.0 、 75.0 和 90 ｍｍ等十二 种孔径的圆孔筛进行筛分。 • 石子的颗粒级配可分为连续级配和间 断级配。连续级配是石子粒级呈连续性， 即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料， 和易性较好，不易发生离析现象。连续级 配是工程上最常用的级配。
对于级配的分析： V1越小，水泥量少，配出性能好的混凝土 较小的表面积
• 4.1.6杂质含量及控制
– 含泥量 75m m以下 – 泥块含量1.18毫米~600微米；4.75毫米~2.36 – 有害物质含量 – 骨料的耐久性
• 软弱颗粒 • 风化骨料 • 骨料的抗冻性
• • • •
4.1.7骨料的化学反应 AAR碱-骨料反应 AAR的评价方法：砂浆棒法 AAR的抑制措施：
• 间断级配也称单粒级级配。间断级配 是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒， 从而使骨料级配不连续，大骨料空隙 由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低 石子的空隙率。由间断级配制成的混 凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒 径相差较大，混凝土混合物容易产生 离析现象，导致施工困难。 • 石子颗粒级配范围应符合规范要求。 碎石、卵石的颗粒级配规格见表 4-3 。
f
21 51 80 96 100 5 3.43 （A2 A3 A4 A5 A6） 5A 1 100 A 100 1 1
• 砂按技术要求分为三类：
• I类宜用于强度等级>C60的混凝土 • II类宜用于强度等级C30~C60的混凝土及 有抗冻抗渗或其他要求的混凝土； • III类宜用于强度等级<C30的混凝土和建 筑砂浆
• 图4-1砂的1、2、3级配区曲线
• 例1 某干砂500g的筛分结果如下表所列。 试计算该砂的细度模数并评定其级配
筛孔尺寸 4.75 236 （mm） 1.18 0.60 0.30 0.15
筛余量 (ｇ)
5
100
150
145
80
20
计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百分数如下表： 筛孔 尺寸 (mm) 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 分计筛余 量（ g） 5 100 150 145 80 20
• 砂中不应含有活性氧化硅，因为砂 中含有的活性氧化硅，能与水泥中 的碱分（Ｋ 2 Ｏ及Ｎａ 2 Ｏ）起作用， 产生碱骨料反应，使混凝土发生膨 胀开裂。
• 4.2.2粗骨料
• 粒径大于 4.75 ｍｍ的骨料为粗骨料（卵石和 碎石）。对用于配制普通混凝土的卵石和碎 石有以下技术要求： • 3.1最大粒径、颗粒级配 • （1）石子最大粒径（Dmax） • 石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子 的最大粒径。石子的最大粒径增大，则相同 质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石 子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和 水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子 最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝 土的强度。