建筑材料4.

第4章建筑骨料教学目的与要求：•（1）了解常用建筑骨料的定义、类型、特征及技术要求；•（2）掌握砂、石的种类、特征及质量技术要求；•（3）重点掌握细骨料、粗骨料的粗细程度、颗粒级配及使用特点。•重点:细骨料、粗的骨料粗细程度、颗粒级配及使用。•难点：细骨料、粗骨料的颗粒级配及使用。4.建筑骨料4.1细骨料4.2粗骨料4.3轻骨料骨料——又称集料，既在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料的总称。分细骨料、粗骨料和轻骨料。细骨料包括天然砂、人工砂两类。粗骨料包括卵石（砾石）、碎石。轻骨料包括天然轻骨料、工业废料、人造轻骨料。骨料是建筑砂浆及混凝土的主要组成材料之一，约占混凝土体积的70%。起骨架及减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿涨所引起的体积变化等作用，同时还可作为胶凝材料的廉价填充料。4.1细骨料——砂4.1.1分类按细度模数砂——粒径在0.16～5mm之间的骨料特细砂粗砂中砂细砂特细砂天然砂人工砂湖砂淡化海砂机制砂混合砂河砂山砂按产源按国家标准《建筑用砂》（GB/T14684-2001）的规定，混凝土用砂的技术要求和技术标准如下：1.表观密度、堆积密度和空隙率砂的表观密度通常在2.5～2.6g/cm3之间。在自然状态下，干砂的堆积密度约为1400～1600kg/cm3,振实后的堆积密度可达1600～1700kg/cm3。2.含水率砂在自然状态下往往含有一定的水分，其含水状态有四种。⑴完全干燥状态：在105℃±5℃下烘干，达恒重时的状态。⑵风干状态：也叫气干状态，指砂子含水率和周围湿度达动态平衡时的状态。⑶饱和面干状态：颗粒表面干燥，内部孔隙吸水达饱和时的状态。⑷湿润状态：颗粒内部吸水饱和且表面附有吸附水的状态。4.1细骨料——砂4.1.2细骨料的性能技术要求图4.1砂的含水状态（a）干燥状态（b）风干状态（c）饱和面干状态（d）湿润状态4.1细骨料——砂3.粗细程度、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平均粗细程度，用细度模数（Mx）来表示。砂的颗粒级配，是指不同粒径砂颗粒的分布情况。砂的粗细程度和颗粒级配，常用筛分析的方法进行测定，并分别用细度模数和级配曲线表示。4.1细骨料——砂图4.2骨料颗粒级配示意图（a）单一粒径（b）两种粒径（c）多种粒径砂的细度模数计算公式如下，精确至0.01：细度模数越大，表示砂越粗。砂按细度模数(Mx)分为粗砂、中砂、细砂和特细砂，如表4-2所示。表4-2砂的分类表4.1细骨料——砂75.475.415.03.06.018.136.21005)(AAAAAAAMx分类粗砂中砂细砂特细砂细度模数3.7～3.13.0～2.32.2～1.61.5～0.775.475.415.03.06.018.136.21005)(AAAAAAAMx砂的细度模数计算公式如下，精确至0.01：细度模数越大，表示砂越粗。砂按细度模数(Mx)分为粗砂、中砂、细砂和特细砂，如表4-2所示。表4-2砂的分类表图4-3砂的标准级配区曲线4.1细骨料——砂在选择混凝土用砂时，砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。对于泵送混凝土，宜选用中砂，且砂中小于0.315mm的颗粒应不少于15%。如果砂的自然级配不符合级配区的要求，可采用人工级配的方法来改善。4.有害杂质含量有害杂质是指在混凝土中妨碍水泥的水化、削弱骨料与水泥石的粘结、与水泥的水化产物进行化学反应并产生有害膨胀的物质。砂中的有害杂质及其对混凝土的危害见表4-4，混凝土用细骨料的有害杂质的含量应符合表4-5中的规定。4.1细骨料——砂粗骨料为粒径＞4.75mm的岩石颗粒，分为卵石和碎石两类。卵石（砾石）包括河卵石、海卵石（砾石）和山卵石（砾石）等，其中河卵石（砾石）应用较多。碎石大多由天然岩石经破碎筛分而成。碎石和卵石按技术要求分为Ⅰ类（优等品）、Ⅱ类（一等品）、Ⅲ类（合格品）三种类别。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级为C30、C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。天然卵石（砾石）表面光滑，少棱角，比较干净，级配良好，但配制出的混凝土强度比碎石低。碎石表面粗糙，有棱角，与水泥浆粘结牢固，强度高。4.2粗骨料——石子4.2.1基本概念及分类1．表观密度、堆积密度及空隙率表观密度大于2500kg/m3；堆积密度大于1350kg/m3；空隙率小于47%。2．泥的质量分数与有害杂质质量分数粗骨料中常含有如粘土、淤泥、硫酸盐及硫化物和有机质等一些有害杂质，它们在混凝土中所产生的危害作用与细骨料相同。其含量应符合表4-6的规定。4.2粗骨料——石子4.2.2质量及技术要求为保证混凝土的强度，粗骨料必须质地致密，具有足够高的强度。卵石和碎石强度，根据《建筑用卵石、碎石沙》（GB/T14685—2001）规定，采用岩石立方体抗压强度和碎石的压碎指标两个方法检验。工程中可采用压碎指标进行质量控制。岩石立方体抗压强度检验是将碎石的母岩制成直径余高均为50mm的圆柱体或边长为50mm的立方体，在水饱和状态下—即在水中浸泡48h使试件达到饱和状态后，测定其极限抗压强度值。一般要求碎石母岩岩石的抗压强度不小于混凝土抗压强度的1.5倍，还要考虑母岩的风化程度。压碎指标是测定碎石或卵石抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度。压碎指标QC如下计算：4.2粗骨料——石子4.2.3粗骨料的强度%10001GGGQOC粗骨料比较理想的颗粒形状为三维长度相等或相近的立方体或球形颗粒，而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。颗粒长度大于平均粒径2.4倍为针状颗粒，颗粒厚度小于平均粒径0.4倍的为片状颗粒。平均粒径为一个粒级的骨料其上、下界限粒径的算术平均值。骨料表面的粗糙程度及孔隙特征影响混凝土的强度。卵石：光滑少棱角，孔隙率及总表面积小，工作性好，水泥用量少，但粘结力差，强度低。碎石：多棱角，孔隙及总表面积大，工作性差，水泥用量多，但粘结力强，强度高。在相同条件下，碎石混凝土比卵石混凝土的强度约提高10%左右。4.2粗骨料——石子4.2.4颗粒形状及表面特征1．最大粒径最大粒径是指通过率为100%的最小标准筛所对应的筛孔尺寸，通常为公称粒级的上限。如公称粒级为5～40mm的粒级，其上限粒径40mm即为最大粒径。最大粒径的选用原则：质量相同的石子，粒径越大，总表面积越小，越节约水泥，故尽量选用大粒径的石子。2．颗粒级配良好的级配可以减小孔隙率，节约水泥，提高密实度及良好的工作性。粗骨料的级配也是通过筛分试验来确定，其方孔标准筛为孔径2.36、4.75、9.50、16、19、26.5、31.5、53.0、63.0、75.0及90mm共12个筛孔。普通混凝土用卵石及碎石的颗粒级配应符合国家标准的规定。粗骨料的颗粒级配分连续级配和间断级配两种形式。采石场按供应方式，也将石子分为连续粒级和单粒级两种。连续粒级共有6个粒级，单粒级由5个粒级，见表4-7。4.2粗骨料——石子4.2.5最大粒径和颗粒级配4.3轻骨料轻骨料主要用于配置轻骨料混凝土。我国轻骨料资源丰富，火山浮石、粉煤灰和陶粒，都可用作轻骨料。陶粒是人造建筑轻骨料的简称，其原料来源广泛，根据原料的不同可分为粘土陶粒、页岩陶粒、煤矸石陶粒和粉煤灰陶粒。按容重可分为一般容重陶粒（400kg／m³）、超轻容重陶粒（400-200kg／m³）、特轻容重陶粒（200kg／m³）。按颗粒大小可分为陶粒（5mm）和陶砂（5mm）。陶粒具有一系列优良的性能，由于质轻、保温、隔热、隔音、强度高而广泛用于高层、超高层建筑及大跨度建筑工程。由于陶粒具有耐热、抗冻、耐酸碱、防腐及热膨胀系数低等性能，也广泛应用于高速公路、飞机场跑道的路面材料，还可用作保温、隔音、隔热墙体材料及重油脱水和工业用水的过滤材料。4.3轻骨料1.全轻混凝土：由轻砂做细骨料配制而成的轻骨料混凝土。2.砂轻混凝土：由普通砂或部分轻砂做细骨料配制而成的轻骨料混凝土。3.大孔轻骨料混凝土：用轻粗骨料，水泥和水配制而成的无砂或少砂混凝土。4.次轻混凝土：在轻粗骨料中掺入适量普通粗骨料，干表观密度大于1950kg/m3、小于或等于2300kg/m3的混凝土。4.3.1几个相关的概念1．轻骨料的种类（1）按轻骨料粒径大小可分为轻粗骨料和轻细骨料。凡粒径大于5mm,堆积密度小于1000kg／m³的轻质骨料，称为轻粗骨料；凡粒径不大于5mm，堆积密度小于1000kg／m³的轻质骨料，称为轻细骨料（或轻砂）。（2）按轻骨料的性能可分为超轻骨料（堆积密度不大于500kg／m³）；普通轻骨料（堆积密度大于500kg／m³）；高强轻骨料（强度标号不小于25MPa的结构用轻粗骨料）。（3）按轻骨料的来源可分为工业废料轻骨料，如粉煤灰陶粒、自燃煤矸石、膨胀矿渣珠、煤渣及其轻砂；天然轻骨料，如浮石、火山渣及其轻砂；人造轻骨料，如页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩及其轻砂。4.3轻骨料4.3.2轻骨料的种类及技术性质2.轻骨料的技术性质及要求（1）堆积密度轻骨料堆积密度的大小，将影响轻骨料混凝土的表观密度和性能。轻粗骨料按其堆积密度（kg／m³）分为：300、400、500、600、700、800、900、1000八个密度等级；轻细骨料分为500、600、700、800、900、1000、1100、1200八个密度等级。（2）强度轻粗骨料的强度对其混凝土的强度有很多影响。按《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51）规定，采用筒压法测定轻粗骨料的强度，称为筒压强度。（3）颗粒级配轻粗骨料和轻细骨料的颗粒级配应符合表4-9的要求。(4)吸水率轻骨料的吸水率一般比普通砂石大，因此将导致施工中混凝土拌合物的坍落度损失较大，施工性能变差，并且影响到混凝土的水灰比和强度发展。在设计轻骨料混凝土配合比时，如果采用干燥骨料，则必须根据骨料吸水率大小，再多加一部分被骨料吸收的附加水量。规程规定，轻砂和天然轻粗骨料吸水率不作规定；其他轻粗骨料的吸水率不应大于22%。4.3轻骨料