第五章--混凝土用集料

土木工程材料2011.5第五章混凝土用集料第五章混凝土用集料课题引入：集料是由不同粒径矿物质颗粒组成的混合料，它包含各种天然砂、人工砂、卵石和碎石，以及各种工业冶金矿渣。它是各类建筑工程中用量最大的一种建筑材料，可用于道路或桥梁等的圬工结构，也可以作为水泥混凝土、沥青混合料的集料，特别是在混凝土中，起骨架和填充作用。由于集料具有一定的强度，而且分布范围广，取材容易，加工方便，价格低廉，所以在混凝土施工中得到广泛应用。第五章混凝土用集料本章主要内容细集料粗集料第五章混凝土用集料块V块V块V块V第一节细集料集料种类粒径大小细集料粗集料粒径在0.15mm～4.75mm之间的岩石颗粒粒径大于4.75mm的岩石颗粒第五章混凝土用集料块V块V块V块V砂的分类来源天然砂、人工砂、混合砂粗、中、细和特细砂技术要求Ⅰ：宜用于强度等级≥C60的混凝土Ⅱ：宜用于强度等级C55～C30，及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土Ⅲ：宜用于强度等级≤C25的混凝土粗细程度第五章混凝土用集料根据《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210—2001）和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52—2006)对砂子的质量要求和技术要求主要作了明确规定。一、有害杂质有害物质会影响混凝土的强度和耐久性。（一）含泥量和泥块含量1、概念含泥量：指粒径小于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：指砂中粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600µm的颗粒含量。2、砂石的含泥量的测定：一般用冲洗法（流程图），求黏土杂质总量占集料质量百分比。天然砂的含泥量和泥块含量符合表5-1的规定。第五章混凝土用集料表5-1天然砂含泥量和泥块含量项目混凝土强度等级≥C60C55～C30≤C25含泥量(按质量计)，％≤2.0≤3.0≤5.0泥块含量(按质量计)，％≤0.5≤1.0≤2.0注：①对于有抗冻、抗渗或其他要求的小于或等于C25混凝土的用砂，其含泥量不应大于3.0%，②对于有抗冻、抗渗或其他要求的小于或等于C25混凝土的用砂，其含泥块量不应大于1.0%。第五章混凝土用集料砂含泥量测试流程图含泥量取样水洗试样水洗试样烘干试样第五章混凝土用集料（二）有害物质含量砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，影响混凝土的强度和耐久性等。当砂中有害物质含量多，但又无合适砂源时，可以过筛并用清水或石灰水(有机物含量多时)冲洗后使用，以符合就地取材原则。其含量应符合表5-2的规定。第五章混凝土用集料表5-2砂中有害物质含量项目质量指标云母(按质量计），％≤2.0轻物质含量（按质量计)％≤1.0硫化物及硫酸盐(折算成SO3，按质量计)，％≤1.0有机物含量（用比色法试验）颜色应不深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95注：①对于有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土用砂，其云母含量不应大于1.0%，②当砂中发现含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，应进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方可采用。第五章混凝土用集料（三）氯离子含量按照标准要求，应符合下列规定：1.对于钢筋混凝土用砂，其氯离子含量不得大于0.06%（以干砂质量的百分率计）；2.对于预应力混凝土用砂，其氯离子含量不得大于0.02%（以干砂质量的百分率计）。第五章混凝土用集料（四）人工砂有害物质含量当采用机制砂（不宜采用砂岩轧制机制砂）、混合砂拌制强度等级低于C30的混时，其颗粒级配在Ⅰ、Ⅱ区内中150μm筛孔的累计筛余可酌情放宽5%～10%，有害物质含量应符合表5-3的规定。第五章混凝土用集料（五）石粉含量通过研究和多年实践的结论认为，人工砂中适量的石粉对混凝土质量是有益的。因人工砂颗粒尖锐、多棱角，对混凝土的和易性不利，特别是低强度等级的混凝土和易性很差，而适量的石粉存在，可弥补这一缺陷。此外，由于石粉主要是由40～75µm的微粒组成，它能完善细集料的级配，从而提高混凝土密实性。所以当采用以专门机组生产的人工砂配置混凝土时，人工砂的石粉含量应符合表5-4。第五章混凝土用集料项目混凝土强度等级小于C30泥块含量（按质量计），％≤0.5云母(按质量计），％≤1.0硫化物及硫酸盐(折算成SO3，质量计)，％≤1.0有机物含量（用比色法试验）颜色应不深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95表5-3机制砂、混合砂有害物质含量第五章混凝土用集料表5-4人工砂或混合砂中石粉含量项目混凝土强度等级≥C60C55～C30≤C25亚甲蓝试验MB值1.4（合格）石粉含量(按质量计)(％)≤5.0≤7.0≤10.0MB值≥1.4（不合格）石粉含量(按质量计)(％)≤2.0≤3.0≤5.0注：亚甲蓝MB值用于判定人工砂中粒径小于75µm颗粒，含量主要是泥土被加工母岩化学成分相同的石粉的指标。第五章混凝土用集料（六）海砂中贝壳含量按标准规定，海砂中的贝壳含量应符合表5-5的规定：表5-5海砂中贝壳含量混凝土强度等级≥C40C35～C30C25～C15贝壳含量(按质量计)，％≤3≤5≤8第五章混凝土用集料项目（所处的环境条件及其性能要求）5次循环后的质量损失（%）在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土；对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土；有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土≤8其他条件下使用的混凝土≤10二、砂的坚固性砂的坚固性是指砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。按《普通混泥土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52-2006)，用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后，其质量损失应符合表5-6的规定。表5-6砂的坚固性指标第五章混凝土用集料人工砂采用压碎指标法进行检验，压碎指标值应符合表5-7的规定。表5-7砂的压碎指标项目混凝土强度等级≥C60C55～C30≤C25单级最大压碎指标，％202530第五章混凝土用集料三、砂的颗粒级配及粗细程度（一）砂的颗粒级配定义：是指砂中大小不同的颗粒混合后相互搭配的情况。如图5-2所示：a）b）c）图5—2集料的颗粒级配（二）砂的粗细程度定义：砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合后总体的粗细程度。第五章混凝土用集料砂的选择原则在条件允许的情况下，宜尽量选择颗粒级配良好的较粗的砂，以达到减小孔隙率和总表面积，节省水泥用量，降低造价的目的。第五章混凝土用集料（三）砂的颗粒级配和粗细程度的评定砂的颗粒级配和粗细程度常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细程度。1.筛分析的方法：1）主要工具：即一套孔径尺寸为9.5mm、4.75mm、2.36mm，1.18mm，0.60mm，0.30mm、0.15mm的标准筛(方孔筛)。第五章混凝土用集料2）主要步骤：如图5-3所示。清理筛子称取500g的干砂试样筛分→m1、m2、m3、m4、m5、m6、（m7）计算分计筛余率和累计筛余率：见表5-8第五章混凝土用集料5-8分计筛余率与累计筛余率的计算关系注：注：分计筛余率精确至0.1%，累计筛余率精确至0.1%。1m10050011ma11a2m10050022ma212aa3m10050033ma3213aaa4m10050044ma43214aaaa5m10050055ma543215aaaaa6m10050066ma6543216aaaaaa筛孔尺寸（mm）筛余质量（g）分计筛余率（%）累计筛余率（%）4.752.361.180.600.300.15第五章混凝土用集料图5—3砂筛分析试验四分法取样倒入套筛中装摇筛机上振摇第五章混凝土用集料颗粒级配评定按标准规定，根据各筛两次试验的累计筛余百分率的平均值（精确至1%），评定该试样的颗粒级配情况。即：除特细砂外，对细度模数为3.7～1.6的普通混凝土用砂，根据筛孔为0.60mm的累计筛余百分率分成Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区共三个级配区(表5-9)。一般而言，Ⅰ区为粗砂区，Ⅱ区为中砂区，Ⅲ区为细砂区。普通混凝土用砂的颗粒级配，应处于表5-9中的某一个级配区内，才符合级配要求；但除4.75mm和0.6mm筛号外，允许稍有超出分区界限，但其超出总量不应大于5％，否则级配不合格。第五章混凝土用集料粗细评定砂的粗细程度用细度模数表示，即：注意：筛分析试验应采用两个试样平行试验。细度模数取两次试验结果的算术平均值，精确至0.1；如两次试验的细度模数之差超过0.20时，须重新试验。µf越大，表示砂越粗。普通混凝用砂按细度模数不同分为四级，即：粗砂：µf=3.7～3.1中砂：µf=3.0～2.3细砂：µf=2.2～1.6特细砂：µf=1.5～0.711654321005)(f第五章混凝土用集料表5-9砂颗粒级配区级配区累计筛余率/%公称粒径（方孔筛孔径）/mmⅠⅡⅢ10（9.5）0005.0（4.75）10～010～010～02.5（2.36）35～525～015～01.25（1.18）65～3550～1025～00.630（0.60）85～7170～4140～160.315（0.30）95～8092～7085～550.160（0.15）100～90100～90100～90第五章混凝土用集料注：为了更直观地反映砂的级配情况，可按表5-9的规定画出级配区曲线图图5—4筛分曲线第五章混凝土用集料【例5—1】某砂样500g经筛分试验，各筛上的筛余量见表5-10，试评定砂的粗细程度和颗粒级配。表5-10砂的筛分试验结果筛孔尺寸/mm4.752.361.180.600.300.150.15筛余量/g2080100100758540分计筛余率/%4.016.020.020.015.017.08.0累计筛余率/%4.020.040.060.0750.92.0100第五章混凝土用集料【解】根据表5-10给定的各筛上的筛余量，计算出各筛上的分计筛余率和累计筛余率，填入表5-10内。计算细度模数：11654321005)(f8.72.041000.45.092.075.060.040.020）（第五章混凝土用集料注：实际测试中，要进行两次试验，结果取2次试验数值的算术平均值作为测定值。对照砂的细度模数范围，μf=2.78在2.3～3.0之间，可知该砂属于中砂。根据表5-9可知，此砂在0.60mm筛上的累计筛余率为60%，落在Ⅱ区范围，而该筛的其它各筛的累计筛余率均未超出Ⅱ区砂的规定范围，因此，该砂属于Ⅱ区砂，颗粒级配合格。四、表观密度、堆积密度、空隙率砂的表观密度、堆积密度、空隙率符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1350kg/m3；空隙率小于47%。ff第五章混凝土用集料块V第二节粗集料块V块V块V来源技术要求粗集料分类天然卵石人工碎石Ⅰ：宜用于强度等级≥C60的混凝土Ⅱ：宜用于强度等级C55～C30，及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土Ⅲ：宜用于强度等级≤C25的混凝土和易性好；水泥用量少；混凝土强度低。和易性差；水泥用量多；混凝土强度高。拌混凝土区别第五章混凝土用集料根据《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210—2001）和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52—2006)对石子的质量要求和技术要求做了明确规定。一、含泥量和泥块含量卵石、碎石的含泥量是指粒径小于75µm的颗粒含量。泥块含量是指粒径大于4.75mm，经水洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。粗集料中含泥量及泥块含量应符合表5-11中的规定。二、有害杂质含量石子中所含的有害杂质及其对混凝土造成的危害基本上与砂子相同。粗集料中常含有一些有害杂质，如硫化物、硫酸盐、氯化物和有机质。它们的含量应符合表5-12的规定。块V