土木工程材料--第五章--混凝土2

2019/10/24ScienceofBuildingMaterials1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2019/10/24ScienceofBuildingMaterials2第二节集料定义与分类集料性质验收与堆放2019/10/24ScienceofBuildingMaterials3一、定义与分类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0.16～5mm者称细集料（细骨料）粒径大于5mm者称粗集料（粗骨料）定义2019/10/24ScienceofBuildingMaterials4分类及特点1.粗集料（统称为石子）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2019/10/24ScienceofBuildingMaterials52.细骨料人工砂：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）山砂淡化海砂机制砂混合砂分类及特点2019/10/24ScienceofBuildingMaterials6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。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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials7二、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2019/10/24ScienceofBuildingMaterials81.集料密度一般石灰石堆积密度＞1350kg/m3紧堆密度1600-1700kg/m3表观密度2.7～2.9g/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。不同类岩石的表观密度(g/cm3)岩石名称变化范围岩石名称变化范围花岗岩2.6～3.0橄榄岩3.0～3.5正长岩2.7～2.9石英斑岩2.4～2.6闪长岩2.7～3.0辉绿岩2.8～3.0辉长岩2.8～3.1安山岩2.65～2.75燧石2.4～2.6玄武岩2.7～3.3砂岩1.9～2.9硬石灰岩2.7～2.9角页岩2.7～3.0软石英岩1.2斑岩2.6～2.9凝灰岩2.0～2.52019/10/24ScienceofBuildingMaterials102.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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials11（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2.颗粒级配与粗细程度2019/10/24ScienceofBuildingMaterials12（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。2.颗粒级配与粗细程度2019/10/24ScienceofBuildingMaterials13（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。2.颗粒级配与粗细程度2019/10/24ScienceofBuildingMaterials14筛分析方法标准筛：孔径为——4.75,2.36,1.18,0.60,0.30,0.15mm10mm,5mm,2.50mm,1.25mm,0.63mm,0.315mm,0.16mm2019/10/24ScienceofBuildingMaterials15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累计筛余与分计筛余百分率的计算筛孔尺寸（mm）分计筛余率（％）累计筛余百分率（％）5α1β1=a12.5α2β2=a1+a21.25α3β3=a1+a2+a30.63α4β4=a1+a2+a3+a40.315α5β5=a1+a2+a3+a4+a50.16α6β6=a1+a2+a3+a4+a5+a62019/10/24ScienceofBuildingMaterials17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2019/10/24ScienceofBuildingMaterials18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。孔径（mm）累计筛余（％）Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区10.00005.0010~010~010~02.5035~525~515~01.2565~3550~1025~00.6385~7170~4140~16031595~8092~7085~550.16100~90100~90100~90砂的级配区范围（JGJ52－2006）普通砼用砂的颗粒级配，应处于表中任何一个级配区中，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％。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials20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。ScienceofBuildingMaterials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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials22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（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。Sp=S/（S+G）2019/10/24ScienceofBuildingMaterials23（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。分计筛余百分率累计筛余百分率2.颗粒级配与粗细程度2019/10/24ScienceofBuildingMaterials24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（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砼各组分的分离碎石或卵石的颗粒级配范围2019/10/24ScienceofBuildingMaterials26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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials27最大粒径限值混凝土类型Dmax（mm)大坝混凝土150普通混凝土40高强混凝土25（碎石）15（卵石）2019/10/24ScienceofBuildingMaterials28《混凝土结构工程施工及验收规范》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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials293.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2019/10/24ScienceofBuildingMaterials30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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials314.强度集料强度主要是对粗集料而言（人工砂有要求）母岩岩石立方体强度压碎指标2019/10/24ScienceofBuildingMaterials32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。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials33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。压碎指标压碎试验示意图%1001GGGQ2019/10/24ScienceofBuildingMaterials34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。意义2019/10/24ScienceofBuildingMaterials35岩石品种混凝土强度等级碎石压碎指标值(%)沉积岩C60～C40≤C35≤10≤16变质岩深成的火成岩C60～Ｃ40≤C35≤12≤20火成岩C60～C40≤C35≤13≤30碎石的压碎指标值2019/10/24ScienceofBuildingMaterials36应用压碎指标：压碎指标检验实用方便，用于经常性的质量控制。岩石立方体强度：在选择采石场或对粗骨料有严格要求，以及对质量有争议时，宜采用岩石立方体强度作检验。2019/10/24ScienceofBuildingMaterials375.坚固性定义：集料坚固性是指集料在气候、外部或其他物理因素作用下抵抗碎裂的能力。集料在长期受到各种自然因素的综合作用下，其物理力学性能会逐渐下降。这些自然因素包括温度变化、干湿变化和冻融循环等。占主导地位有抗冻要求的混凝土所