混凝土用骨料

什么样的骨料级配属于良好级配？


砂石混合物空隙率越小，可以减少水泥用 量，配出性能好的砼。 砂石混合物具有适当小的表面积，节约水 泥。
杂质
含泥量（小于75μm） 泥块含量 有害物质含量 骨料的耐久性 （1）软弱颗粒 （2）风化骨料 （3）抗冻性

骨料的化学性质－碱骨料反应
能与水泥或混凝土中的碱发生反应的骨料 称为碱活性骨料，简称AAR。 AAR的发生需具备三个要素：①碱活性骨料 ②有足够量的碱存在③水 对AAR的抑制措施 ①使用非活性骨料 ②控制水泥及混凝土中的碱含量 ③控制湿度 ④使用混合材或化学外加剂 ⑤隔离混凝土内外之间的物质交换

细骨料试验方法



砂的筛分析试验（P129） 砂的表观密度试验（P131） 砂的堆积密度试验（P133） 砂的含水率试验（P135） 砂的含泥量试验（P136）
砂的筛分析试验
1、仪器设备 试验筛：一套孔径（净尺寸）为5.0、2.5、1.25、 0.63、0.315、0.16mm的6个标准筛 天平 摇筛机 烘箱等 2、试样：500g烘干砂两份 3、步骤 4、结果处理 两次试验所得细度模数之差大于0.20，应重新取 样
砂的选择

配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。
当采用Ⅰ区砂时，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，宜适当降低砂率，以满足 混凝土强度。
砂级配的调整

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。

对骨料要求主要有： 有害杂质含量少

具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配 和细度； 表面粗糙，与水泥粘结牢固 性能稳定、坚固耐久等。


一、细骨料

天然砂：河砂 湖砂 海砂 山砂
河砂、湖砂和海砂由于长期受水流的冲刷作用， 颗粒表面比较圆滑，比较洁净，且产源较广，但 海砂中常含有贝壳碎片及可容盐等有害杂质。 山砂颗粒多具棱角，表面粗糙，砂中含泥量及有 机质等有害杂质较多。 天然砂按其技术要求分为优等品、一等品、合格 品三个等级。
颗粒级配


粗骨料与细骨料一样，也要求有良好的颗粒 级配，以减少空隙率，增强密实性，从而可 以节约水泥，保证混凝土的和易性及混凝土 的强度。 粗骨料的级配也是通过筛分试验来确定，其 标准筛的孔径为： 2.36 、 4.75 、 9.50、 16.0、 19.0、 26.5、 31.5 、 37.5 、 53.0 、 63.0 、 75.0mm 及 90mm等十二个筛。 分计筛余百分率及累计筛余百分率的计算与 砂相同。



对细骨料的质量要求： 1、天然砂有害物质含量符合表4.2(P123)的 规定。 2 、对使用海砂配制混凝土时，其氯离子含 量不应大于 0.06%。对预应力钢筋混凝土结 构，不宜采用海砂。必须使用时经淡水冲洗， 其氯离子含量不应大于0.02%。 3、采用山砂拌制C30以下混凝土，压碎指标值 不得大于35％，级配控制在ⅠⅡ区内。 4 、天然砂有害物质含量符合表 4.3(P124) 的规 定。 5、碱活性指标符合设计要求
碎石或卵石的颗粒级配范围图
连续级配和间断级配*

连续级配 —— 是按颗粒尺寸大小由小到大连续分级（ 5mm— Dmax ） , 每一级骨料都占有一定比例。连续级配颗粒级差小 （D/d≈2）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析； 间断级配 ——是人为剔除某些中间粒级颗粒，大颗粒的空隙直 接由比它小得多的颗粒去填充，颗粒级差大（ D/d≈6 ） , 空隙 率的降低比连续级配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架， 减小水泥用量。但混凝土拌和物易产生离析现象；
砂的粗细－细度模数（μf）

砂的粗细程度用表示细度模数（ μf ），其计算 公式为
f

( A2 A3 A4 A5 A6 ) 5 A1 100 A1
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，其中 μf在3.7－3.1为粗砂， μf在3.0－2.3为中砂， μf在2.2－1.6为细砂， μf在1.5－0.7为特细砂
计算细度模数： （A2 A3 A4 A5 A6） 5 A1 Mx 100 A1
（21 51 80 96 100） 5 3.43 100 1
根据细度模数，该砂属粗砂。 在级配区内画出该砂的筛分曲线，见图 4-1 。该曲线落 在１区（粗砂区）内，说明该砂为粗砂，级配合格。 [评注] 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。
筛分曲线



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三个级配区的筛分曲线，如下图。 通过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。 同时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。

形成的粒径大于 5mm 的颗粒，按其产源可分为 河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应 用较多。 碎石 —— 由天然岩石经破碎、筛分而成，也可 将大卵石轧碎、筛分而得。
品质要求

洁净 坚硬 表面粗糙



级配合理
粒径合适




有害杂质含量的限值（P127） 碎石或卵石的坚固性指标（P127） 粗骨料筛分析试验（P153） 粗骨料表观密度试验（P156） 粗骨料含水率试验（P157） 粗骨料堆积密度试验（P158） 粗骨料含泥量试验
概述



骨料的分类 骨料的强度 骨料的弹性模量 密度 级配 杂质 化学性质
骨料的分类



又称集料，起骨架作用 按粒径：0.15到4.75mm之间为细骨料， 4.75以上为粗骨料 按密度：绝干密度2.3以下为轻骨料，2.8常 用骨料，2.9以上重骨料，高强混凝土选用 2.65以上骨料 按成因：天然，人造 按母岩：火成岩，沉积岩，变质岩
砂的表观密度试验（标准法）
1、仪器（天平、容量瓶、烘箱等） 2、试样：300g烘干砂2份 3、步骤 4、近似值：2600Kg/m3。两次实验结果的算 术平均值作为测定值，如两次结果之差大 于20Kg/m3，重新取样。

砂的含水率试验（500g） 砂的堆积密度试验（3L）
粗骨料
定义：粒径＞5mm的岩石颗粒 分类：卵石（砾石） 碎石 卵石 —— 是由天然岩石经自然条件长期作用而
骨料的弹性模量：骨料的抗压强度高弹性 模量也高，混凝土的弹性模量也高。 密度 （1）表观密度 （2）堆积密度

级配
（1）筛分曲线 （2）细度模数 （3）空隙率 （4）最大粒径： 混凝土用粗骨料的最大粒径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；道路地坪厚度 的1/2。当强制型搅拌机为400L以下时，不应超过 100mm。 （5）针片状颗粒 针状颗粒——指颗粒长度大于颗粒平均粒径2.4倍者； 片状颗粒——指颗粒平均厚度小于骨料平均粒径0.4倍者； 平均粒径——指该粒级上、下限粒径的算术平均值 （6）质量系数 K f (50 V1 )
累计筛余与分计筛余百分率关系
筛孔尺寸 （mm） 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 计筛余（％） 累计筛余（％）
a1 a2 a3源自文库a4 a5 a6
A1=a1 A2=a1+a2 A3= a1+a2+a3 A4= a1+a2+a3+a4 A5=a1+a2+a3+a4+a5 A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6
筛分曲线图
例 4-６． 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 （mm） 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16
筛余量(ｇ)
5
100
150
145
80
20
解： 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
分计筛余量 （ g）
分计筛余（％）
累计筛余（％）
5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16
5 100 150 145 80 20
a1=5/500=1 a2=100/500=20 a3=150/500=30 a4=145/500=29 a5=80/500=16 a6=20/500=4
A1=a1=1 A2=A1+ a2=21 A3=A2+ a3=51 A4=A3+ a4=80 A5=A4+ a5=96 A6=A5+ a6=100
砂的级配区范围
孔 径 （mm） 10.0 5.00 2.50 1.25 0.63 0315 0.16 累计筛余（％） Ⅰ区 0 10~0 35~5 65~35 85~75 95~80 100~90 Ⅱ区 0 10~0 25~5 50~10 70~41 92~70 100~90 Ⅲ区 0 10~0 15~0 25~0 40~16 85~55 100~90


单粒级宜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。

岩石的抗压强度应不小于混凝土抗压强度 的1.5倍，而且，对于火成岩其强度不宜低 于 80MPa, 变质岩不宜低于 60MPa, 水成岩 不宜低于45MPa.
压碎指标

压碎指标检验——是将一定质量气干状态下粒 径 10 － 20mm 的石子，装入一标准圆筒内， 放 在 压 力 机 上 在 3 － 5min 内 均 匀 加 荷 达 200kN,卸荷后称取试样重m0，然后用孔径为 2.36mm的筛筛除被压碎的细粒，再称出剩余 在筛上的试样重 m1 ，压碎指标 δa 可按下式计 算：
a

mo m1 100 % mo
压碎指标δa值愈小，表示粗骨料抵抗受压破坏的能力 越强
骨料表面特征对强度影响




骨料表面特征——主要是指骨料表面的粗糙程 度及孔隙特征等。 影响 骨料与水泥石之间的粘结性能，进 而影响混凝土的强度。 碎石→表面粗糙而且具有吸收水泥桨的孔隙特 征，所以它与水泥石的粘结能力强； 卵石→表面光滑且少棱角，与水泥石的粘结能 力较差，但混凝土拌合物的和易性较好。在相 同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土强度高10 ％左右。
骨料的含水状态*


骨料的含水状态可分：
干燥状态——骨料其含水率等于或接近于零； 气 干 状 态 —— 骨 料 含 水 率 与 大 气 湿 度 相 平 衡 ， 但 末 达 到 饱和状态；
饱和面干状态——骨料其内部孔隙含水达到饱和而其表面 干燥； 湿润状态 ——骨料不仅内部孔隙含水达到饱和，而且表面还附 着一部分自由水。
砂的颗粒级配－级配曲线



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，见下表。 普通混凝土用砂的颗粒级配，应处于下表中 的任何一个级配区中，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％。

计算普通混凝土配合比时，一般以干燥状态的骨料为基准，而 一些大型水利工程常以饱和面干状态的骨料为基准。
骨料强度

原 则： 骨料强度＞混凝土强度 骨料强度指标： 岩石立方体强度 压碎指标
（高20％）
岩石立方体强度检验*

方法 —— 是将轧制碎石的母岩制成边长为 5cm
的立方体（或直径与高均为 5cm的圆柱体）试件， 在水饱和状态下，测定其极限抗压强度值。