混凝土用骨料实验

混凝土用骨料实验

一、实验目的:

1、掌握骨料孔隙、空隙的概念.

2、学会砂筛分析和石子捣实密度的试验方法.

3、了解骨料的（1）石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度

（2）轻骨料的桶压强度

二、实验内容

1、石子捣实密度试验

2、砂筛分析试验

3、砂表观密度测定

4、石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度（演示）

5、轻骨料的桶压强度（演示）

6、砂的含泥量（演示）

三、实验具体内容

1、石子捣实密度试验

（1）实验说明

a)通过对两种单粒级石子不同比例的搭配,观察其捣实密度的变化,画出石子比例和捣实密度的曲线 ,并进行分析；

b)实验使用的石子是石灰岩碎石,粒径分别为5—10mm,10-20mm单粒级；

c)所用容积升体积为10L；

d)石子的称量总质量为20Kg。

（2）实验仪器

台秤(量程：50kg，精度50g)；

容量筒：容积为10升

（3）实验步骤

以“骨料粒径5~10mm：骨料粒径10~20mm=3：7”为例进行说明：

(1) 称取容量筒自身的质量m1

(2) 分别称量6Kg粒径为5~10mm的骨料，及14Kg粒径为10~20mm的骨料。

(3) 将两种骨料放入大体积容器，进行搅拌，尽量将其搅拌均匀。

(4) 取搅拌均匀的骨料混合物，加入容量筒（10L）。用木槌敲打容量筒，将石子捣实。最后除去高处桶口表面的颗粒，使桶口平面凹陷与凸起面积基本相等。

(5) 将容积升置于电子称上，读出电子称示数m2.

(6) 由容量筒中试样的质量(m2-m1)和容量筒的体积(V)计算捣实密度。

（4）实验结果及分析

曲线图如下

结果分析：

（一）观察图像

由图像可知，细骨料5~10mm、粗骨料10~20mm两种骨料混合后，随着细骨料5~10mm所占比例的增大，捣实密度总体上呈现先增大后减小的趋势。细骨料质量占40%时，捣实密度达到最大值峰值接近1800 Kg/m3，在细骨料质量比例60%时，曲线出现波动。

（二）相关现象的解释

(1)对混合石子捣实密度先增后减的理解和解释：

①由单个粒径的石子组成的石子之间空隙比较大，通常我们以均匀球体进行假设，则不难想到，如果由粒径较小的石子填充到粒径较大的石子的空隙中时，在石子的表观体积不变的前提下，石子的质量会有所增加，这就直接导致石子的捣实密度的增加。当较小粒径石子过多时，多出来的较小粒径石子自己堆积，堆积密度小于2种碎石掺合的堆积密度。当较大粒径石子过多时，较小粒径石子不能完全填充较大粒径石子孔隙，捣实密度也会降低。

②在我们的实验中石子有两种粒径的石子组成，根据上述原理，单粒径时捣实密度最小，混合粒径时捣实密度有所增加，和实验结果相符。

③理论上混合石子捣实密度应随着细石的含量变化连续变化，此函数关系为一个单峰上凸函数，存在唯一的最大值点，但是由于实验中的实验数据较少，而且实验人员的称量手段不同等原因，实验的曲线体现出一定的不规律性，但是不影响我们对实验结论的验证。

在理论分析的基础上我们对实验数据进行适当的取舍，可以明显看出，60%这一组数据为异常点，舍去60%一组数据，那么实验结果将如下图所示。

我们可以较清晰的看到单峰性质。当然这也不能完全准确的反映捣实密度和细石含量的关系，具体实际的工程中还要通过具体实验和经验进行控制。(2) 根据混合石子理论猜想决定最佳细石含量的因素：

首先，假定较细的石子粒径足够小，则该小粒径的石子可以将大粒径的空隙填满，这样，孔隙率减小，填充率高，就使得混合石子的捣实密度大大增加，如果小粒径的石子不足够小，则不能将较大粒径的石子的空隙填满，捣实密度的增加程度就不如小粒径石子。所以大小粒径的粒径比例可能是一个影响因子。

其次，由于实际石子中并非我们假定的均匀球体，而是呈现不规则的形状，可以想见如果石子的形状比较规则可以重复排列，则很有可能使得在一定的振捣条件下达到较大的捣实密度，即达到较小的孔隙率，较大的填充率，因此可以想见，石子的形状也是一个影响因子。

再次，大小石子的密度不同也可能影响混合石子的捣实密度。

(3) 对实验误差的思考与分析

通过对上述的实验进行分析，本实验中存在着较大误差，表现在以下几个方面：

①曲线并非单峰函数，且去掉一个显然错误的结果后仍然有误差过大的嫌疑。

②实验数据过少，测得的点不足以描画一个较清晰曲线。

分析原因如下：

①整体上，不同小组对实验的要求和理解不同，导致测得的捣实密度具有不可避免的类似于“起点不同”的系统误差。这可能是实验误差产生的最主要原因。

②鉴于时间原因和实验条件所限，各小组进行实验的过程中都有不同程度的混合不均匀的情况，这使得实验的各组在进行自己组的测量的时候不能保证准确测量。各组测出的数据其可比较性本身较低。

参考资料：

（1）骨料

在混凝土中，骨料占其总重量的80％以上。骨料所占的体积越多，水泥的

用量就越少，混凝土的经济性也就越好。骨料的质量好坏，在很大程度上影响到混凝土的性能。

砂石骨料有粗、细之分。一般把石子叫做粗骨料，砂子叫做细骨料。细骨料的粒径范围为0.5～5mm，大于5mm的叫粗骨料。为了组成良好的级配，减少转运、搅拌、浇筑时分离，粗骨料要分成几个粒径级。在150～5mm的粒径范围内，习惯上把骨料分成四个粒径级，即150～80、80～40、40～20和20～5mm。为了简化称呼，分别把这四级骨料叫做大石、中石、小石和细石。

（2）粗骨料的级配

粗骨料的级配原理和细骨料基本相同，即要求大小石子组配适当，以使粗骨料的空隙率和总表面积比较小，这样拌制的混凝土水泥用量少，密实度也较好，有利于改善混凝土拌合物的和易性，不易产生分层离析和泌水现象，还能提高混凝土强度。尤其对于高强混凝土，粗骨料的级配尤为重要。反之，级配不合理，不仅增大了水泥用量，而且拌和物中的各种骨料在重力作用下，分层离析，影响混凝土的强度或是造成管道的堵塞。

粗骨料的级配有两种，一种是连续级配，一种是间断级配。连续级配是石子由小到大各粒级相连的级配，适合配制各种流动性混凝土。间断级配是指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，这时大颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充。这种级配可以获得更小的空隙率，从而可以节约水泥，但混凝土拌合物易产生离析现象，增加施工困难，故在工程中应用较少。

（3）骨料捣实密度

骨料捣实密度的大小在一定程度上可以反映其级配是否合理。捣实密度越大，说明其空隙率越小，可以更好的发挥集料的附加作用而减少水泥用量和用水了，有利于改善混凝土拌和物的工作性，提高混凝土强度，耐久性，见效混凝土变形。

2、砂筛分析试验

（1）实验原理

砂中含有不同粒径的颗粒，将砂通过不同孔径的筛，可将砂按照不同颗粒范围分离开来。通过筛分析，可计算砂子的大小搭配状况，判断砂子的级配和