骨料

骨料培训省建研院省建研院骨料Aggregate省建研院主要内容骨料的定义与用途骨料的种类骨料的特性及其影响混凝土用砂的技术要求混凝土用石子的技术要求混凝土用砂、石主要技术指标检测方法省建研院骨料的定义与用途骨料是岩石类材料骨料在土木工程中的应用：水泥混凝土沥青混凝土道路基础铁路道渣砂浆每年用量约为20亿吨省建研院混凝土中的骨料经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本；骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石更好的耐久性。省建研院混凝土中骨料的基本要求具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。省建研院骨料用量对混凝土与净浆收缩比的影响省建研院骨料的种类•按照骨料粒径粗骨料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石细骨料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂省建研院•按照骨料的密度普通骨料：堆积密度1520~1680kg/m3的骨料密度在2500～2700kg/m3轻骨料：堆积密度＜1120kg/m3的骨料密度在～1000kg/m3重骨料：堆积密度＞2080kg/m3的骨料密度在3500～4000kg/m3如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。如铁矿石、重晶石等。省建研院碎石卵石省建研院重骨料普通骨料轻骨料骨料的分类省建研院按照骨料来源分为：天然岩石骨料：由天然岩石组成的骨料，如砂、卵石、碎石等。按照岩石的主要成分分为：氧化硅矿物、碳酸盐矿物、氧化铁矿物、硫化物矿物、粘土矿物等。人工骨料：热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等；工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。省建研院省建研院骨料特性及其影响•骨料的含水状态•骨料的密度•骨料的粒径与级配•骨料的孔隙率•骨料的形状•骨料的表面特征•骨料的弹性模量•骨料的强度•骨料的坚固性•骨料的硬度混凝土配合比设计所要求影响新拌混凝土性能影响硬化混凝土性能省建研院1骨料的密度、表观密度和堆积密度2骨料的粒径及其分布3骨料的形状与表面特征4骨料的含水状态5骨料的有害杂质6骨料的坚固性与强度省建研院1）骨料的密度、表观密度和堆积密度•密度测量可用“排液法”直接测量砂、石骨料颗粒的密度。直接测得的密度实际是骨料的表观密度，但由于砂、石的孔隙率小，将此法测得的密度为视密度—密度。大多数天然骨料的视密度为2.4~3.0。省建研院•堆积密度测量砂、石的堆积密度一般用固定体积法测量；砂用5升的体积的质量确定；石用10升体积的质量确定。骨料堆积密度取决于颗粒粒径与级配省建研院天然岩石的密度岩石种类平均密度密度范围玄武岩(Basalt)2.802.60~3.0花岗岩(Granite)2.692.60~3.0砂岩(Gritstone)2.692.60~2.9角页岩(Hornfels)2.822.70~3.0石灰岩(Limestone)2.662.5~2.8斑岩(Porphyry)2.732.60~2.9石英岩(Quartzite)2.622.6~2.7省建研院2）骨料粒径及其分布•骨料粒径及其分布粗骨料：最大粒径与颗粒级配；细骨料：细度模数与颗粒级配。•骨料粒径与颗粒级配影响骨料堆积孔隙颗粒级配合理可减少堆积孔隙；单一粒径越大，堆积孔隙越多。省建研院•粒径及其分布影响的混凝土性能混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的和易性混凝土的微裂缝省建研院骨料粒径越大，堆积的空隙越多，所需水泥浆用量越大省建研院骨料粒径分布中的重要名词解释•颗粒级配指的是大小粒径的骨料颗粒的互相搭配的比例情况——不同粒径颗粒的分布。•粗细程度指的是不同粒径细骨料混合在一起的总体粗细程度——平均粒径大小。•最大粒径指的是粗骨料公称粒级的上限—允许最大值。省建研院砂子的颗粒级配和粗细程度•细度模数Mx细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为质均粒径，由筛分法测定。细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为：细砂（2.2~1.6）；中砂（3.0~2.3）；粗砂（3.7~3.1）。省建研院•级配曲线级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；根据级配曲线分为三个区：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。省建研院砂子颗粒级配和细度模数的测定•筛分法：砂子标准筛：9.504.752.361.180.600.300.15mm共七个孔径的筛。方法：将500g烘干的砂子试洋由粗到细一次过筛，然后称出余留在各个筛上的砂子质量。计算：各个筛上的余量为分计筛余ai，各个筛及以上筛上的分计筛余的和为累计筛余Ai。省建研院则：累计筛余Ai=ai（i=1……i）然后用Ai作纵坐标，筛孔尺寸作横坐标，绘制级配曲线。并用下式计算细度模数：Mx=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100—A1)省建研院0204060801000.151.152.153.154.155.156.157.158.159.15筛孔尺寸/mm累计筛余量/%12省建研院•砂的颗粒级配区与细度模数的意义相同吗？为什么？答：不相同。颗粒级配区不能区别砂子的粗细程度的差别。•细度模数相同，级配相同吗？级配相同，细度模数相同吗？答：细度模数相同，级配不一定相同；但级配相同，细度模数一定相同。省建研院石子的颗粒级配•石子的级配有连续级配和间断级配两种：连续级配要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级骨料都占有适当比例，这种级配较好；间断级配是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成粒级的间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。石子的颗粒级配也用筛分法测定省建研院细骨料粗骨料55%粗+45%细空隙率24%空隙率35%空隙率44%通过率筛孔省建研院3）骨料形状及表面特征•骨料的形状骨料颗粒的外观几何形状，对于粗骨料有：等径颗粒球形体颗粒：没有菱角和边；多面体颗粒：有菱角和边。针状颗粒—长度大于颗粒所属的平均粒径的2.4倍；片状颗粒—厚度小于平均粒径的0.4倍。省建研院•骨料的表面特征表面粗糙程度；是否有菱角；干净程度等。省建研院针片状球状省建研院针片状骨料颗粒省建研院等径颗粒骨料省建研院表面特征与颗粒形状对混凝土性能的影响•表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，影响混凝土的成本。•影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗粒易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。•影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料与水泥浆的界面结合力较大。省建研院•影响混凝土的强度骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度越高；针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料；大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料省建研院抗压强度（MPa)骨料最大粒径（mm）对于富水泥浆的混凝土：小粒径骨料可使混凝土强度较高；大粒径可使混凝土强度较低。对于贫水泥浆的混凝土：大粒径骨料使混凝土强度较高；小粒径骨料使混凝土强度较低；省建研院抗压强度（psi)骨料最大粒径（in）水灰比越小，骨料粒径对混凝土强度的影响越明显：混凝土强度随骨料粒径的增大而降低省建研院4）骨料的含水状态•骨料含水有四种状态：完全干燥骨料表面及内部完全不含水；气干骨料表面完全不含水，而内部可能含小量水；饱和面干骨料的表面干燥而颗粒内部的孔隙含水饱和，此时的含水率为饱和面干吸水率。含水湿润骨料表面吸附水且湿润省建研院•对应的含水量：吸水量；有效吸水量；表面含水量。省建研院含水状态：完全干燥气干饱和面干含水湿润含水量：不含水＜有效含水量＝有效含水量＞有效含水量省建研院完全干燥气干饱和面干含水湿润省建研院骨料含水量的影响•骨料的含水率以骨料的干质量为基数计算。•计算混凝土配合比时，应扣除骨料所含的水。•骨料在饱和面干状态时，既不会从混凝土中吸水，也不会给出水。所含的水对混凝土无有害作用。•湿润状态下的自由水将成为混凝土拌和水的一部分，影响混凝土的和易性、强度和耐磨性。省建研院5）骨料的有害杂质•有害杂质的种类：粘土、泥块、云母；硫酸盐、硫化物、有机质；活性SiO2；针片状颗粒等。省建研院•有害杂质的危害：影响水泥的水化、腐蚀水泥石；影响混凝土的和易性影响混凝土的强度与耐磨性；增大混凝土的收缩；引起碱－骨料反应等。省建研院含泥量很大的骨料省建研院碱—骨料反映•定义：骨料中的活性SiO2与水泥中的Na＋、K＋等碱金属离子间的形成碱－硅酸盐凝胶的化学反应；•危害：在骨料与水泥石的界面产生的碱－硅酸盐凝胶吸水后体积膨胀，导致水泥石开裂；省建研院•原因：水泥中的含碱(Na2O、K2O)量＞0.6%骨料中含有活性SiO2；•检验方法：砂浆棒法，膨胀率＜0.10%。省建研院碱－硅酸盐凝胶省建研院6）骨料的坚固性与强度•骨料的坚固性骨料不因干/湿循环或冻/融循环等气候变化而产生体积变化导致混凝土的劣化。•骨料的坚固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。•粗骨料的强度对混凝土强度有一定影响，要求骨料强度是混凝土配制强度的1.5倍。省建研院砂的坚固性•定义：砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。•测试方法：用硫酸钠溶液浸泡检验，试样经5次循环后其质量损失率作为其评价指标。省建研院•测试原理：硫酸钠(NaSO410H2O)在砂的孔隙中结晶时将产生体积膨胀，使砂内部产生作用于孔壁的应力，如坚固性不好将会使砂碎裂。省建研院石子的坚固性与强度•强度一般以碎石或卵石的立方体强度或压碎指标来表示。•坚固性可直接用冻融循环或硫酸盐溶液进行快速检验石子的坚固性。省建研院立方体强度用505050mm3的立方体(或5050mm的圆柱体)岩石试件，吸水饱和后测定的试件抗压强度。压碎指标将气干状态下10~20mm的石子，按一定方法装入特制的圆柱筒内，在160~300s内加荷至200kN，卸荷后称取试样质量（G），然后用孔径为2.5mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（G1）。压碎指标=[(G-G1)/G]100%省建研院P骨料颗粒压碎强度试验示意图1.5倍（1.2~1.7）混凝土强度省建研院一些岩石的弹性模量与泊松比岩石种类弹性模量(GPa)泊松比()花岗岩6.0~60.00.11~0.23闪长岩60.0~80.00.25辉绿岩70.0~110.0砂岩6.0~25.00.07~0.22凝灰岩2.0~20.0~0.11石灰岩30.0~40.00.19~0.27大理岩50.0~80.00.25~0.58省建研院一些岩石的线膨胀系数岩石种类线膨胀系数(10－6/C)花岗岩5~11.9闪长岩4.1~10.3辉绿岩3.6~7.0砂岩8~12.0石灰岩4~12大理岩5~9.0石英岩11省建研院混凝土用砂的技术要求•混凝土用砂的级配曲线一般应在Ⅱ区，以中砂为宜。•有害杂质含量符合国家标准(GB/T14684-2001)的要求。•坚固性质量损失率8%~10%。•表观密度应大于2500kg/m3，堆积密度应大于1350kg/m3,空隙率应小于47％。•经碱-骨料反应检验后，应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。省建研院混凝土用石的技术要求•最大粒径Dmax要求：中等强度的混凝土的最大粒径应40mm；高等级混凝土应25mm。对于钢筋混凝土，Dmax结构断面尺寸的1/4、板厚的1/2，或钢筋间最小净距的3/4。•岩石强度与混凝土设计强度等级之比不应小于150%；•颗粒级配符合JGJ53-92规定。•有害杂质含量省建研院骨料最大粒径(Dmax)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）活性粉末混凝土0.6省建研院混凝土用砂的检测方法混凝土用砂常用检测技术指标砂的筛分析试验砂的表观密度试验砂的堆积密度试验砂的含泥量试验（标准法）砂中泥块含量试验省建研院砂的筛分析试验本方法适用于测定普通混凝土用砂的颗粒级配及细度模数省建研院