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粗集料 JTGE42 2005 公路工程集料试验规程 2 在沥青混合料中 粗集料是指粒径大于2 36mm的碎石 破碎砾石 筛选砾石和矿渣等 在水泥混凝土中 粗集料是指粒径大于4 75mm的碎石 砾石和破碎砾石 砾石又称卵石 它是由天然岩石经自然风化 水流搬运和分选 堆积形成的 按其产源可分为河卵石 海卵石及山卵石等几种 其中以河卵石应用较多 3 粗集料的技术性质 物理性质 1 表观密度 在规定条件 105 5 烘干至恒重 下 单位表观体积 包括集料矿质实体和闭口孔隙的体积 的质量 表观密度用 a表示 2 毛体积密度 在规定条件 105 5 烘干至恒重 下 单位毛体积 包括矿质实体 闭口孔隙和开口孔隙 的质量 粗集料 Coarseaggregate 4 卵石 5 碎石 6 7 4 1粗集料主要技术性能和质量标准 4 1 1最大粒径及颗粒级配粗集料中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径 粗集料的粗细程度用最大粒径表示 当粗集料最大粒径增大时 在质量相同的条件下 总表面积随之减少 因此 保证一定厚度润滑层所需的水泥浆或砂浆的数量也相应减少 从而节约水泥 所以粗集料的最大粒径应在条件许可下 尽量选用较大的 由试验研究证明 最佳的最大粒径取决于混凝土的水泥用量 当集料最大粒径小于80mm时 水泥用量随最大粒径的增大而急剧减少 但当最大粒径大于150mm时 对节约水泥并不明显 因此 在大体积混凝土中 条件许可时 应尽量采用较大粒径 在水利 水港等大型工程中最大粒径常采用120mm或150mm 在房屋建筑工程中 由于构件尺寸小 一般最大粒径只用到40mm或60mm 集料最大粒径还受结构型式和配筋疏密限制 石子粒径过大 对搅拌和运输都不方便 因此 要综合考虑集料最大粒径 8 粗集料最大粒径是指集料100 都能通过的最小的标准筛筛孔尺寸 而 公称最大粒径 则是指集料可能全部通过或允许有少量不通过 一般允许筛余不超过10 的最小标准筛筛孔尺寸 通常比 最大粒径 小一个粒级 9 根据 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 的规定 混凝土粗集料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1 4 且不得大于钢筋间最小净距的3 4 对于混凝土实心板 集料的最大粒径不宜超过板厚的1 3 且不得超过40mm 10 按供应情况分 颗粒级配分类 颗粒级配与最大粒径 最大粒径 粗骨料中公称粒级的上限 11 粗骨料 2 颗粒级配粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同 级配试验采用筛分法测定 即用2 36 4 75 9 5 16 0 19 0 26 5 31 5 37 5 53 0 63 0 75 0和9 0 等十二种孔径的方孔筛进行筛分 粗集料级配按供应情况可分为连续粒级和单粒粒级两种 连续级配是石子粒级呈连续性 即颗粒由小到大 每级石子占一定比例 连续级配集料与天然集料情况比较接近 是工程上最常用的级配 12 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料 和易性较好 不易发生离析现象 易于保证混凝土的质量 便于大型混凝土搅拌站使用 适合泵送混凝土 但连续级配集料不一定是级配最好的集料 单粒粒级集料配制混凝土会加大水泥用量 对混凝土的收缩等性能造成不利影响 但它可以通过各粒级的不同组合 配制成各种不同要求的级配集料 以保证混凝土的质量和施工要求 也可与连续粒级混合使用 以改善其级配或配成较大粒度的连续粒级 13 另外还有一种间断级配 是人为地剔除某些中间粒级颗粒 大集料空隙由小许多的小粒径颗粒填充 故能降低集料的空隙率 增加密实度 节约水泥 按理论上计算 当分级增大时集料空隙率的降低速率较连续级配大 可较好地发挥集料的骨架作用而减少水泥用量 适用于低流动性或干硬性混凝土 但间断级配集料配制的混凝土拌和物往往易于离析 和易性较差 施工困难 工程中较少采用 14 15 4 1 2含泥量和泥块含量含泥量是指石子中粒径小于75 m的颗粒含量 泥块含量是指石子中粒径大于4 75mm 经水洗手捏后变成小于2 36mm的颗粒含量 含泥量及泥块含量试验所需试样最小质量 含泥量试验步骤 16 4 1 2 1称取试样1份 m0 装入容器内 加水 浸泡24h 用手在水中淘洗颗粒 或用毛刷洗刷 使尘屑 粘土与较粗颗粒分开 并使之悬浮于水中 缓缓地将浑浊液倒入1 18mm及0 075mm的套筛上 滤去小于0 075mm的颗粒 试验前筛子的两面应先用水湿润 在整个试验过程中 应注意避免大于0 075mm的颗粒丢失 4 1 2 2再次加水于容器中 重复上述步骤 直至洗出的水清澈为止 17 4 1 3用水冲洗余在筛上的细粒 并将0 075mm筛放在水中 使水面略高于筛内颗粒 来回摇动 以充分洗除小于0 075mm的颗粒 而后将两只筛上余留的颗粒和容器中已经洗净的试样一并装入浅盘 置于温度为105 5 的烘箱中烘干至恒重 取出冷却至室温后 称取试样的质量 m1 18 4 1 3针片状颗粒含量凡石子长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2 4倍的为针状颗粒 厚度小于平均粒径0 4倍的为片状颗粒 平均粒径指该粒级上 下限粒径尺寸的平均值 针片状颗粒不仅本身易折断 影响混凝土的强度 而且还会增加石子的空隙率 并影响混凝土拌和物的和易性 降低混凝土的质量 因此应控制其含量 表T0311 2针 片状试验所需的试样最小质量 19 针片状颗粒测定方法 规准仪法 20 4 1 3 1目测挑出接近立方体形状的规则颗粒 将目测有可能属于针片状颗粒集料按表T0311 2所规定的粒级用规准仪逐粒对试样进行针状颗粒鉴定 挑出颗粒长度大于针状规准仪上相应间距而不能通过者 为针状颗粒 4 1 3 2将通过针状规准仪上相应间距的非针状颗粒逐粒对试样进行片状颗粒鉴定 挑出厚度小于片状规准仪上相应孔宽能通过者 为片状颗粒 4 1 3 3称量由各粒级挑出的针状颗粒和片状颗粒的质量 其总称质量为 m1 试验步骤 21 4 1 3 4计算碎石或砾石中针片状颗粒含量按式 T0311 1 计算 精确至0 1 式中 Qe 试样的针 片状颗粒含量 m1 试样中所含针 片状颗粒的总质量 g m0 试样总质量 g 用规准仪测定粗集料针片状颗粒含量的测定方法 仅适用于水泥混凝土集料 22 压碎指标是将一定质量气干状态下9 5 13 2mm的石子去除针片状颗粒后 装入一定规格的圆筒内 在压力机上均匀地施加荷载 在10min左右的时间内达到总荷载400kN 稳压5s 然后卸荷 卸荷后称取试样质量 m0 再用孔径为2 36mm的筛筛除被压碎的细粒 称取试样的筛余量 m1 压碎指标按公式 4 1 计算 精确至0 1 式中 压碎指标 试样的质量 g 压碎试验后筛余的试样质量 g 4 1 4压碎指标 23 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力 混凝土用碎石或卵石的压碎指标值愈小 表示石子抵抗破碎的能力愈强 可间接推测其相应强度 对不同强度等级的混凝土 压碎指标应符合相应的规定 24 4 1 5表观密度 堆积密度 空隙率表观密度 堆积密度 空隙率应符合以下规定 表观密度大于2500kg m3 松散堆积密度大于1350kg m3 空隙率小于47 25 4 1 6碱 集料反应指水泥 外加剂等混凝土构成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生碱 集料反应 生成凝胶 吸水产生膨胀 并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应 混凝土的碱 集料反应 潜伏期长 破坏性大 涉及到整个混凝土构件 所以混凝土界把碱 集料反应称为混凝土的 顽症 重要工程的混凝土所使用的饿碎石或卵石应进行碱活性检验 26 经检验判定集料有潜在活性时 应遵守以下规定使用 使用含碱量小于0 6 的水泥或采用能抑制碱 集料反应的掺合料 当使用含钾 钠离子的混凝土外加剂时 必须进行专门试验 最常用的检验方法是砂浆长度法 这种方法是用含活性氧化硅的集料与与高碱水泥制成1 2 25的胶砂试块 在恒温 恒湿中养护 定期测定试块的膨胀值 直到龄期12个月 如果在6个月中 试块的膨胀率超过0 05 或1年中超过0 1 则认为这种集料是具有活性的 若集料中含有活性碳酸盐 应用岩石柱法进行检验 经检验判定集料有潜在危害时 不宜用作混凝土集料 若由石子制备的试件无裂缝 酥裂 胶体外溢等现象 且在规定的试验龄期的膨胀率小于0 10 时 则碱 集料反应合格 27 4 1 7粗集料及集料混合料的筛分试验目的与适用范围 1 测定粗集料 碎石 砾石 矿渣等 的颗粒组成 对水泥混凝土作粗集料可采用干筛法筛分 对沥青混合料及基层用粗集料必须采用水洗法试验 2 本方法也适用于同时含有粗集料 细集料 矿粉的集料混合料筛分试验 如未筛碎石 级配碎石 天然砂砾 级配砂砾 无机结合料稳定基层材料 沥青拌和楼的冷料混合料 热料仓材料 沥青混合料经溶剂抽提后的矿料等 表T0302 1筛分用的试样质量 28 4 7 1 1水泥混凝土用粗集料干筛法试验步骤 1 取试样一份置105 5 烘箱中烘干至恒重 称取干燥集料试样的总质量 m0 准确至0 1 2 用搪瓷盘作筛分容器 按筛孔大小排列顺序逐个将集料过筛 人工筛分时 需使集料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿的运动 使小于筛孔的集料通过筛孔 直至1min内通过筛孔的质量小于筛上残余量的0 1 为止 当采用摇筛机筛分后 应在摇筛机筛分后再逐个由人工补筛 将筛出通过的颗粒并入下一号筛 和下一号筛中的试样一起过筛 顺序进行 直至各号筛全部筛完为止 以确认1min内通过筛孔的质量确实小于筛残余量的0 1 29 3 如果某个筛上的集料过多 影响筛分作业时 可以分两次筛分 当筛余颗粒的粒径大于19mm时 筛分过程中允许用手指轻轻拔动颗粒 但不得逐颗粒颗塞过筛孔 4 称取每个筛上的筛余量 准确至总质量的0 1 各筛分计筛余量及筛底存量的总和与筛分前试样的总质量m0相比 相差不得超过m0的0 5 注 由于0 075mm筛干筛几乎不能把沾在粗集料表面的小于0 075mm部分的石粉筛过去 而且对水泥混凝土用粗集料而言 0 075mm通过率的意义不在 所以也可以不筛 且把通过0 15mm筛的筛下部分全部作为0 075的分计筛余 将粗集料的0 075mm通过率假设为0 30 4 7 1 2沥青混合及基层用粗集料水洗法试验步骤 1 取一份试样 将试样置105 5 烘箱中烘干至恒重 称取干燥集料试样的总质量 m3 准确至0 1 注 恒重系指相邻两次称量间隔时间大于3h 通常不少于6h 的情况下 前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精密度 下同 2 将试样置一洁净容器中 加入足够数量的洁净水 将集料全部淹没 但不得使用任何洗涤剂 分散剂或表面活性剂 用搅棒充分搅动集料 使集料表面洗涤干净 使细粉悬浮在水中 但不得破碎集料或集料从水中溅出 31 3 根据集料粒径大小选择组成一组套筛 其底部为0 075mm标准筛 上部为2 36mm或4 75mm筛 仔细将容器中混有细粉的悬浮液倒出 经过套筛流入另一容器中 尽量不将粗集料倒出 以免损坏标准筛筛面 注 无需将容器中的全部集料都倒出 只倒出悬浮液 且不可直接倒至0 075mm筛上 以免集料掉出损坏筛面 4 重复4 1 2 4 1 4步骤 直至倒出的水洁净为止 必要时可采用水流缓慢冲洗 32 5 将套筛的每个筛子上的集料及容器中的集料全部间收在一个搪瓷盘中 容器上不得有沾附的集料颗粒 注 沾在0 075mm筛面上的细粉很难回收扣入搪瓷盘中 此时需将筛了倒扣在搪瓷盘上用少量的水并助以毛刷将细粉落入搪瓷盘中 并注意不要散失 6 在确保细粉不散失的前提下 小心泌去搪瓷盘中的积水 将搪瓷盘连同集料一起置105 5 烘箱中烘干至恒重 称取干燥集料试样的总质量 m4 准确至0 1 以m3与m4之差作为0 075mm的筛下部分 33 7 将回收的干燥集料按干筛方法筛分出0 075mm的筛以上各筛的筛余量 此时0 075mm筛下部分应为0 如果尚能筛出 则应将其入水洗得到的0 075mm和筛下部分 且表示水洗得不干净 34 请观察图中A B C三种石子的形状有何差别 分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响 观察与讨论 分析答案 C 卵石 A 碎石1 B 碎石2 35 分析 A为碎石1 针片状颗粒含量较多 此针片状的碎石过多 表面积大 不仅会影响混凝土和易性 还会影响强度 B为碎石2 表面较粗糙 多棱角 比表面积较碎石1小 拌制混凝土时的性能优于碎石1 C为卵石 表面光滑 少棱角 空隙率及表面积较小 故拌制混凝土时所需水泥量较小 混凝土拌和物和易性较好 但卵石与水泥石粘结力会较差 在相同条件下 混凝土强度较低 36 4 2粗集料取样 4 2 1石子检验批的规定使用单位应按石子的同一产地 统一规格 同一进场时间分批验收 采用大型工具 如火车 货船或汽车 运输的 应以400m3或600t为一验收批 采用小型工具 如拖拉机等 运输的 应以200m3或300t为一验收批 不足上述量者 应按一验收批进行验收 当砂或石的质量比较稳定 进料量又较大时 可以1000t为一验收批 石子在运输 装卸和堆放过程中 应防止颗粒离析 混入杂质 并应按产地 种类和规格分别堆放 碎石或卵石堆放高度宜不超过5m 对单粒级或最大粒径不超过20mm的连续粒级中 堆料高度可增加到10m 37 4 2 2石子的取样4 2 2 1取样方法 1 通过皮带运输机的材料如采石场的生产线 沥青拌合楼的冷料输送带 无机结合料稳定集料 级配碎石混合料等 应从皮带运输机上采集样品 取样时 可在皮带运输机骤停的状态下取其中一截的全部材料 或在皮带运输机的端部连续接一定时间的料得到 将间隔3次以上所取的试样组成一组试样 作为代表性试样 2 从火车 汽车 货船上取样时 应从各不同部位和深度处 抽取大致相等的试样若干份 组成一组试样 抽取的具体份数 应视能够组成本批来料代表样的需要而定 38 注 如经观察 认为各节车皮 汽车或货船的碎石或砾石的品质差异不大时 允许只抽取一节车皮 一部汽车 一艘货船的试样 即一组试样 作为该批集料的代表样品 如经观察 认为该批碎石或砾石的品质相差甚远时 则应对品质有怀疑的该批集料 分别取样和验收 3 从沥青拌和楼的热料仓取样时 应在放料口的全断面上取样 通常宜将一开始按正式生产的配比投料拌合和几锅 至少5锅以上 废弃 然后分别将每个热料仓放出至装载机上 倒在水泥地上 适当拌和 从3处以上的位置取样 拌和均匀 取要求数量的试样 39 4 取样数量对每一单项试验 每组试样的取样数量宜不少于表T301 1所规定的最少取样量 需作几项试验时 如确能保证试样经一项试验后不致影响另一项试验的结果时 可用同一组试样进行几项不同的试验 表T0301 1各试验项目所需粗集料的最小取样数量 注 有机物含量 坚固性及压碎指标值试验 应按规定粒级要求取样 其试验所需试样数量 按本规程有关规定施行 采用广口瓶法测定表观密度时 集料最大粒径不大于40mm者 其最少取样数量为8kg 40 41 4 2 2 2石子试样的缩分 1 分料器法 将试样拌匀后 通过分料器分为大致相等的两份 再取其中的一份分成两份 缩分至需要的数量为止 2 四分法 将所取试样置于平板上 在自然状态下拌混均匀 大致摊平 然后沿互相垂直的两个方向 把试样分成大致相等的四份 取其对角的两份重新拌匀 重复上述过程 直至缩分后的材料量略多于进行试验所必需的量 3 缩分后的试样数量应符合各项试验规定数量的要求 42 4 3粗集料检测方法和检测报告 4 3 1石子检验分类4 3 1 1出厂检验卵石和碎石的出厂检验项目为 颗粒级配 含泥量 泥块含量 针片状颗粒含量 4 3 1 2型式检验卵石和碎石的型式检验项目为 颗粒级配 含泥量 泥块含量 针片状颗粒含量 有害物质含量 坚固性及强度 碱集料反应根据需要进行 有下列情况之一时 应进行型式检验 新产品投产和老产品转产时 原料资源或生产工艺发生变化时 正常生产时 每年进行一次 国家质量监督机构要求检验时 43