建筑材料-集料

建筑骨料主讲教师：集料概述•集料的定义•集料是砼中用的砂子（细集料；粒径在0.15－4.75mm）、石子（料集料；粒径大于4.75mm）两种材料的总称。•砂子、石子两种材料在砼中起骨架作，因此又将它们称为骨料。碎石卵石骨料的种类普通骨料轻骨料重骨料骨料的分类天然砂人工砂含水状态：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＞有效含水量完全干燥气干饱和面干含水湿润骨料的含水状态完全干燥:含水率0.5%气干状态：含水率与大气温度相平衡，但未达到饱和饱和面干状态：内部含水达到饱和而表面干燥完全润湿状态：不仅内部孔隙含水达到饱和，而且表面还附有一层自由水骨料的有害杂质•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。•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。含泥量很大的骨料四种组成材料在混凝土中所起的作用：砂、石：骨架作用；抑制混凝土的收缩，提高砼强度，减少水泥用量。水泥＋水→水泥浆：水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙。凝结硬化前：起填充、润滑、包裹的作用凝结硬化后：起胶结作用砂子水泥浆石子砼中各组成材料的作用：集料细集料粗集料天然砂机制砂砂粒洁净、圆滑，拌制砼流动性好砂粒表面粗糙，拌制砼强度度高卵石碎石表面光滑，洁净，拌制砼流动性好表面粗糙、多棱然，拌制砼强度高集料的分类第一节细骨料——砂粒径在0.15～4.75mm之间的岩石颗粒，称为细骨料。细骨料主要采用天然砂、人工砂和工业副产品骨料。河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等砂天然砂人工砂机制砂混合砂天然砂河砂海砂湖砂山砂颗粒表面光滑洁净，但海砂中常含有碎贝壳、可溶性盐等有害物质。颗粒多具棱角，表面粗糙，含泥量及有机杂质多。人工砂机制砂混合砂天然岩石用机械轧碎、筛分后制成天然岩石用机械轧碎、筛分后制成砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类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C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量技术要求1.含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量是指天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。表4-1天然砂的含泥量和泥块含量(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计）（%）1.03.05.0泥块含量（按质量计）（%）01.02.0表4-2人工砂的石粉含量和泥块含量(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类1亚甲蓝试验MB值＜1.40或合格石粉含量(%)3.05.07.02泥块含量(%)01.02.03MB值≥1.40或不合格石粉含量(%)1.03.05.04泥块含量(%)01.02.0项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母(质量)(%，小于）1.02.02.0轻物质(质量)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量%）0.50.50.5氯化物(CL－质量)(%，小于)0.010.020.06表4-3砂中有害物质含量（GB/T14684-2001）结论砂中有害物含量过多时，应进行清洗或过筛，符合要求后方可使用。2.有害物质含量3.砂的粗细程度及颗粒级配（1）颗粒级配定义：讨论与分析是指粒径不同的砂粒互相搭配的情况。颗粒级配不良，空隙率较大，则需较多的水泥浆填充;颗粒级配良好，空隙率较小，需较少的水泥浆填充。结论（2）粗细程度定义：讨论与分析不同粒径的砂粒，混合在一起后的平均粗细程度。3.砂的粗细程度及颗粒级配结论在砂用量相同的条件下，粗颗粒表面积小，细颗粒表面积大。包裹颗粒用的水泥浆多少就会有所差别。3.砂的粗细程度及颗粒级配综上所述：在拌制混凝土时，砂的粗细程度和颗粒级配应同时考虑的问题。当砂中含有较多的粗颗粒，以适当的中颗粒及少量的细颗粒填充，则既有较小的空隙率又具有较小的总表面积，不仅水泥用量少，而且可提高混凝土的密实度与强度。150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm（3）筛分析试验——评定砂的颗粒级配和粗细程度主要仪器：标准套筛、摇筛机、天平。3.砂的粗细程度及颗粒级配标准方孔筛振筛机试验步骤：称取500g干砂，放于最上一只筛子。将套筛装于摇筛机上，筛析10min。取下套筛，逐个进行手筛。称取各筛的筛余量，进行计算。150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm各筛筛余量mi(g)分计筛余百分率累计筛余百分率Ai(％)m1a1A1=a1m2a2A2=A1+a2m3a3A3=A2+a3m4a4A4=A3+a4m5a5A5=A4+a5m6a6A6=A5+a6％＝100500maii粗细程度的评定：1165432A100A5AAAAAMx＝计算细度模数注意：Ai在计算时不带％。评定标准：细度模数Mx3.7～3.13.0～2.32.2～1.6粗砂中砂细砂颗粒级配的评定：方法一：用级配区评定；方法二：用级配曲线评定。筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90•方法一：用级配区评定表4-5建筑用砂的颗粒级配(GB/T14684-2001)注意：1)砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600μm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5％。2)1区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～85，2区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～80，3区人工砂中150μm筛孔的累计筛余可以放宽到100～75。评定标准：当砂的累计筛余均处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配不合格。例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。筛孔尺寸4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm累计筛余（％）5.513.923.361.682.198.5筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90级配曲线筛孔尺寸（mm）累计筛余百分率0.300.601.182.364.759.500.15806040200100方法二用级配曲线评定筛孔尺寸1区2区3区累计筛余百分率（％）9.50mm0004.75mm10~010~010~02.36mm35~525~015~01.18mm65~3550~1025~0600μm85~7170~4140~16300μm95~8092~7085~55150μm100~90100~90100~90级配曲线筛孔尺寸（mm）累计筛余百分率(%)0.300.601.182.364.759.500.15806040200100级配曲线筛孔尺寸（mm）累计筛余百分率0.300.601.182.364.759.500.15806040200100例题：某砂的累计筛余百分率见下表，试评定砂的颗粒级配。筛孔尺寸4.752.361.180.60.30.15累计筛余％5.513.923.361.682.198.5坚固性指标(GB/T14684-2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失（%，小于）88104.砂的坚固性天然砂的坚固性是将试样在饱和硫酸钠溶液经5次浸渍后，检验其质量损失，以此判定砂的坚固性。（1）天然砂（2）人工砂人工砂采用压碎指标试验法进行检测。各粒级试样质量损失百分率Pi式中：Pi——各粒级试样质量损失百分率(%)；G1——各粒级试样试验前的质量(g)；G2——各粒级试样试验后的筛余量(g)。%100121GGGPi压碎指标(GB/T14684-2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类单级最大压碎指标(%，＜)2025305.碱活性骨料反应当水泥或混凝土中含有较多的强碱(Na2OKa2O)物质时，可能与含有活性二氧化硅的骨料反应，这种反应称为碱-骨料反应。（1）定义（2）结果导致混凝土内部产生局部体积膨胀，甚至使混凝土结构产生膨胀性破坏。（3）措施碱活性检验；使用低碱水泥，碱含量＜0.6%；掺入粉煤灰，避免碱骨料反应，节约水泥碱-骨料反应有两种类型：一种是碱-硅酸反应；另一种是碱-碳酸盐反应。碱活性骨料为两大类，即活性硅质骨料和活性碳酸盐骨料。混凝土发生碱-骨料反应需具备三个条件：1）水泥中碱含量大于0.6%；2）砂、石骨料中含有一定的活性成分；3）有水存在。对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构用砂，应采用砂浆棒（快速法)或砂浆长度法进行骨料的碱活性检验。经上述检验判断为有潜在危害时，应控制混凝土中的碱含量不超过3kg/m3,或采用能抑制碱-骨料反应的有效措施。碱骨料反应有害物含量泥、泥块、石粉颗粒级配、粗细程度细骨料小结细集料的表观密度、堆积密度、空隙率•表观密度－－自然状态下，单位体积（包括实体积和孔隙体积在内）材料的质量。•堆积密度－－疏松、散粒状材料在堆积状态下，单位体积（包括实体积和孔隙体积在内）的质量。•空隙率－－疏松、散粒状材料在堆积体积内，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。•密实度－－在材料体积内、固体物质的充实程度。即固体物质体积占总体积的百分率。《建筑用砂》规定：表观密度≥2500kg/m3，松散堆积密度≥1400kg/m3，空隙率≤44%•空隙率的大小能反映散粒材料在堆积体积内的紧密程度。集料的级配良好，空隙率就越小，则材料越密实，能节约水泥。•空隙率＝1－密实度•堆积密度可用来计算材料的运输量和用量，第二节粗骨料——石子粒径大于4.75的骨料为粗骨料(卵石和碎石)。粗骨料碎石卵石卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。按其产源不同可分为河卵石、海卵石、山卵石等。碎石是天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。粗骨料碎石卵石河卵石海卵石山卵石卵石、碎石按技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类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C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30混凝土。粗骨料的技术要求石子技术性能含泥量、泥块含量、有害物含量颗粒形状及表面特征强度粗集料表观密度、堆积密度、空隙率最大粒径及颗粒级配道理同砂子1.含泥量、泥块含量及有害物含量•含泥量：粒径小于75μm的颗粒含量；•泥块含量：粒径大于4.75mm，经水洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。•有害物含量：有机物、硫化物、硫酸盐等，且不得混有草根、树叶等杂物。影响强度和耐久性，满足表4-7的规定项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计，%）0.51.01.5泥块含量（按质量计，%）01.02.0针片状颗粒含量（按质量计，%）51525硫酸盐及硫化物含量（按SO3质量计，%）0.51.01.0有机物合格合格合格表4-7碎石和卵石中有害杂质量限值项目指标（%）Ⅰ