土木工程材料 第五章 混凝土2

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2.颗粒级配与粗细程度
（4）粗集料的颗粒级配与粗细程度

测试方法：粗骨料的颗粒级配是通过筛分析试验来 测定，以级配范围来表示。
粗骨料的粗细程度以最大粒径Dmax表示。 标准筛的公称直径为：2.5、5、10、16、20、25、 31.5、40、50、63、80及100mm十二个筛。 分计筛余百分率
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筛分析方法
将质量为500g的干砂试样由粗到细依次过筛 然后称得余留在各筛上的细集料重量mn 计算分计筛余百分率（各筛上的筛余量占细集料总 重的百分率）α1、α2、α3、α4、α5和α6


计算累计筛余百分率（各个筛和比该筛粗的所有分 计筛余百分率之和）β1、β2、β3、β4、β5和β6
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普通砼用砂的颗粒级配，应处于表中任何一个级配区 砂的级配区范围 （JGJ52－2006） 中，才符合级配要求；除5mm及0.63mm筛外，允许 有部分超出分区界限，但其总量不应大于5％。 累计筛余（％） 孔 径
（mm） Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区
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意义

压碎指标值是反应集料抵抗压碎的能力。


压碎指标值越小，骨料的强度越高。
它是反映集料强度的相对指标，在集料的 抗压强度不便测定时，常用来评价集料的 力学性能。
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碎石的压碎指标值
岩石品种 混凝土强度等级 C60～C40 ≤C35 C60～Ｃ40 ≤C35 C60～C40 ≤C35


母岩岩石立方体强度
压碎指标ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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岩石立方体强度

岩石制成边长5cm的立方体（或Φ5×5cm圆柱体） 试件，在水饱和状态下测得的极限抗压强度值。 通常要求岩石抗压强度值与混凝土比不应小于1.5。

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最大粒径限值
混凝土类型 大坝混凝土 普通混凝土 高强混凝土 Dmax（mm ) 150 40 25（碎石）
15（卵石）
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《混凝土结构工程施工及验收规范》
分类及特点
2.细骨料
天然砂：岩石风化所形成的大小不等、由不
同矿物颗粒组成的混合物。
河砂（湖砂） 山砂 淡化海砂
人工砂：
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机制砂 混合砂
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天然砂的特点
山砂：从山谷或旧河床中采运而得，颗粒多带棱角， 表面粗糙，但含泥、软弱颗粒、有机物较多； 河砂（湖砂）：长期经流水冲洗，颗粒形状较圆，介 于海砂和山砂之间，较洁净； 海砂：常混有贝壳碎片且氯盐含量较高，使用时应冲 洗，氯盐和有机物不得超过国家规定。
砂的选择

Sp=S /（S+G）
配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。 当采用Ⅰ区砂时 （偏粗），应适当提高砂率，并保证足够的水泥用 量，以满足混凝土的和易性； 当采用Ⅲ区砂时（偏 细） ，宜适当降低砂率，以满足混凝土强度。 在实际工程中，若砂的级配不合适，可采用人工掺 配的方法来改善，即将粗、细砂按适当的比例进行 掺合使用；或将砂过筛，筛除过粗或过细颗粒。
3.吸水率与含水率
干燥状态
气干状态
饱和面干状态
湿润状态
普通混凝土配合比计算，一般以干燥状态的骨料 为基准 大型水利工程常以饱和面干状态的骨料为基准
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砂子的湿涨现象

砂吸水后表面会形成一层水膜，
引起砂子体积的显著膨胀，这种
2.颗粒级配与粗细程度
（3）砂的粗细程度和颗粒级配
测试方法：砂的粗细程度和颗粒级配，通常采
用筛分析的方法进行测定。
用细度模数表示砂的粗细。
用级配区表示砂的级配。
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筛分析方法
标准筛：孔径为——
4.75, 2.36, 1.18, 0.60, 0.30, 0.15mm 10mm, 5mm, 2.50mm, 1.25mm, 0.63mm, 0.315mm, 0.16mm
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累计筛余百分率
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粗集料的连续粒级和单粒级

连续粒级：是按颗粒尺寸由小到大连续分级 砼各组分的分离 （5mm～Dmax）,每一级骨料都占有一定比例 ——配制的砼拌和物和易性好，不易发生离析

单粒级：从中间某一粒径开始的粒级 可用于组合成具有所要求级配的连续粒级，也可与 连续粒级配合使用，以改善骨料级配或配成较大粒 度的连续粒级。 ——工程中不宜采用单一的单粒级配制混凝土

混凝土Dmax不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同
时不得大于钢筋最小净距的3/4；

对于混凝土实心板，可允许采用Dmax达1/2板厚的 骨料，但Dmax不得超过50mm；

对泵送混凝土，碎石Dmax与输送管内径之比，宜 小于或等于1ː3，卵石宜小于或等于1ː2.5。
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现象称为砂的湿胀。

湿胀的大小取决于砂子的含水率和砂的细度。一般
含水率5%～8%时，湿胀最大，可达20％～30％。 注意：按体积配料时，应根据砂的细度和含水量对 所用砂的体积进行校正。
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4.强度
集料强度主要是对粗集料而言（人工砂有 要求）
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碎石或卵石的颗粒级配范围
粗集料的最大粒径
定义：最大粒径是指粗骨料中公称粒级的上限 意义：对于粗集料，最大粒径对水泥混凝土性能
的影响，往往比平均粗细程度的影响大，因此， 在明确了级配要求后，还以最大粒径作为粗集料 颗粒大小、粗细程度的表征。
一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按 技术要求进行检验。
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二、集料性质
1.集料密度 2.颗粒级配与粗细程度
3.吸水率与含水率
4.强度 5.坚固性 6.有害杂质
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一、定义与分类
定义
集料：也称骨料，是混凝土的主要组成材料 之一，在混凝土中起骨架和填充作用。


粒径在0.16～5 mm者称细集料（细骨料）
粒径大于5 mm者称粗集料（粗骨料）
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分类及特点
1.粗集料（统称为石子）
不同类岩石的表观密度(g/cm3) 岩石名称 花岗岩 正长岩 闪长岩 辉长岩 燧石 砂岩 角页岩 斑岩 变化范围 2.6～3.0 2.7～2.9 2.7～3.0 2.8～3.1 2.4～2.6 1.9～2.9 2.7～3.0 2.6～2.9 岩石名称 橄榄岩 石英斑岩 辉绿岩 安山岩 玄武岩 硬石灰岩 软石英岩 凝灰岩 变化范围 3.0～3.5 2.4～2.6 2.8～3.0 2.65～2.75 2.7～3.3 2.7～2.9 1.2 2.0～2.5
μf在3.0－2.3为中砂
μf在1.5－0.7为特细砂
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砂的颗粒级配——级配区

砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或筛 分曲线判定砂级配的合格性；对细度模数为 3.7～1.6的普通混凝土用砂，根据 0.63mm 孔径筛（控制粒级）的累计筛余百分率，划 分成为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个级配区。
2.颗粒级配与粗细程度
（1）集料颗粒级配
是指集料大小颗粒的搭配，亦即各种 粒径颗粒在集料中所占的比例。
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2.颗粒级配与粗细程度
（1）集料颗粒级配 意义：良好的颗粒级配可使集料总空隙率、
总表面积最小。

混凝土密实，提高混凝土强度和耐久性 节约水泥 保证混凝土具有良好的和易性
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2.颗粒级配与粗细程度
（2）集料粗细程度
是指不同粒径的骨料混合在一起后的平均或 总体粗细程度。
意义：粗细程度不同，总表面积不同，使水泥浆的
用量产生差异，对混凝土经济性及拌和物工作性 有较大影响。
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观察所计算的砂的筛分曲线是否完全落在三个级配 区的任一区内，即可判定该砂级配的合格性。
也可根据筛分曲线偏区情况大致判断砂的粗细程度， 当筛分曲线偏向右下方时，表示砂较粗，筛分曲线 偏向左上方时，表示砂较细。

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压碎指标
压 碎 试 验 示 意 图
G G1 Q 100% G
实验方法——
一定粒径（10～20mm）的气干 状态集料试样（质量G），在规 定的条件下加荷施压后，用孔径 2.5mm的筛筛除被压碎的细粒， 称出留在筛上的试样质量G1，精 确至1g。
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β4 = a1+a2+a3+a4 β5 =a1+a2+a3+a4+a5
0.16
α6
β6 =a1+a2+a3+a4+a5+a6
砂的粗细－细度模数(μf)
细度模数(μf )愈大，表示砂愈粗，普通混凝土 用砂的细度模数范围一般为3.7～0.7。
μf在3.7－3.1为粗砂
μf在2.2－1.6为细砂
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1.集料密度

一般石灰石
堆积密度 ＞1350 kg/m3 紧堆密度 1600-1700 kg/m3 表观密度 2.7～2.9 g/cm3

密度的意义：
1）表观密度是混凝土配比设计参数之一；
2）堆积密度是骨料贮运所需参数；
3）影响混凝土性能：如防辐射混凝土。
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累计筛余与分计筛余百分率的计算
筛孔尺寸 （mm） 5 分计筛余率 （％） α1 累计筛余百分率 （％） β1 =a1
2.5 1.25
0.63 0.315
α2 α3
α4 α5
β2 =a1+a2 β3 = a1+a2+a3
10.0
5.00 2.50
0
10~0 35~5
0
10~0 25~5
0
10~0 15~0
1.25
0.63 0315
65~35
85~71 95~80
50~10
70~41 92~70
25~0
40~16 85~55
0.16
100~90
100~90
100~90

以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标， 根据上表的数值可以画出砂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个级配区 筛分曲线 的筛分曲线。
碎石：由天然岩石或大卵石破碎、筛分得到 特点：粗糙，有棱角，粘结力强 卵石：自然形成（水长期冲刷） 特点：表面光滑、空隙率小、总表面积小， 使混凝土水泥用量少、和易性好、 粘结力差 混凝土易于施工操作并能获得
质量均匀和成型密实的性能
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第五章 混凝土
基本要求
掌握普通砼组成材料的品种及选用 掌握各种组成材料的性质要求、对砼 性能的影响
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第二节 集料
定义与分类 集料性质 验收与堆放
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