建筑材料-粗集料

建筑材料,粗集料,2,混凝土中的粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，常用的有碎石和卵石。卵石又称砾石，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。根据国家标准GB/T14685-2001建筑用卵石、碎石规定，按卵石、碎石技术要求，石子分为三类，类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土。,3,粗集料的技术性质,物理性质（1）表观密度在规定条件（1055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表示试验方法：网篮法（2）毛体积密度在规定条件（1055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。试验方法：蜡封法,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,小知识,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,水工混凝土所用粗集料粒径大、用量多，为获得级配良好的粗集料，同时为避免堆放、运输石子时产生分离，常常将石子先筛分为若干单粒级分别堆放。单粒级常分为4级，即：520mm（小石），2040mm（中石），4080mm（大石），80120（或150）mm（特大石）。然后根据建筑物结构情况及施工条件，确定最大粒径后，在混凝土拌和时再选择采用一级、二级、三级或四级的石子配合使用。譬如：若石子最大粒径为20mm，采用一级配，即只用小石一级；最大粒径为40mm，采用二级配，即用小石与中石两粒级组合；最大粒径为80mm，采用三级配，即用小石、中石、大石三粒级组合；最大粒径为120（或150）mm，采用四级配，即用小石、中石、大石、特大石四粒级组合。各级石子的配合比例，需通过试验来确定最佳的比例，其原理为空隙率达到最小或堆密度最大且满足混凝土拌合物和易性要求。表4.1中配合比例可供参考使用。,15,表4.1粗集料级配选择参考值,16,在实际工程中，必须将试验选定的最优级配与料场中天然级配结合起来考虑，要进行调整与平衡计算，以减少集料生产中的弃料。施工现场的分级石子中往往存在超、逊径现象。超（逊）径是指在某一级石子中混有大于（小于）这一级粒径的石子。规范规定，以原孔筛检验，超径量应小于5%，逊径量应小于10%；以超逊径筛检验，超径为零，逊径量小于2%。若不符合要求，要进行二次筛分或调整集料级配。国家标准GB/T146852001建筑用卵石、碎石规定，粗集料级配应符合表4.2的要求。,17,表4.2碎石或卵石的颗粒级配范围（GB/T14685-2001）,18,19,4.1.2含泥量和泥块含量含泥量是指石子中粒径小于75m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。建筑用卵石、碎石的含泥量和泥块含量应符合表4.3的规定。,表4.3建筑用卵石、碎石的含泥量和泥块含量（GB/T14685-2001）,20,4.1.3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。限制指标见表4.4。,表4.4碎石或卵石的针片状颗粒含量（GB/T14685-2001）,21,针片状颗粒测定方法：规准仪法,22,4.1.4有害物质含量为保证混凝土的强度及耐久性，石子中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块和炉渣等杂物，其有害物质含量不得大于表4.5的规定。,4.5碎石或卵石的有害物质含量（GB/T14685-2001）,23,4.1.5坚固性粗集料的坚固性是反映碎石或卵石在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗碎裂的能力。譬如在冻融循环及自然风化作用下，仍能保证混凝土免受严重破坏。坚固性试验用硫酸钠溶液法检验。按GB/T146852001的技术要求，石子样品在硫酸钠饱和溶液中经5次循环浸渍后，其质量损失应符合表4.6的规定。,表4.6碎石或卵石的坚固性指标（GB/T14685-2001）,24,4.1.6强度粗集料在混凝土中主要起骨架作用，为保证混凝土的强度要求，粗集料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或卵石的强度，用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行岩石抗压强度检验。在选择采石场或对粗集料强度有严格要求或对质量有争议时，也宜用岩石立方体强度作检验。对经常性的生产质量控制则用压碎指标值检验较为简便。通常卵石的强度用压碎指标表示，碎石的强度即可用压碎指标，又可用抗压强度表示。岩石立方体强度是将岩石制成50mm50mm50mm的立方体（或直径与高均为50mm的圆柱体）试件，浸没于水中48h后，从水中取出，擦干表面，放在压力机上进行抗压强度（MPa）试验。火成岩试件的强度应不小于80MPa，变质岩应不小于60MPa，水成岩应不小于30MPa。,25,压碎指标是将一定质量气干状态下9.519.0mm的石子去除针片状颗粒后，装入一定规格的圆筒内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷到200KN并稳定5s，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,26,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，压碎指标应符合表4.7的规定。,表4.7碎石、卵石压碎指标值（GB/T14685-2001）,27,4.1.7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%。,28,4.1.8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。,29,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。,30,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2,31,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。,32,4.2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。日产量超过2000t，以1000t为一批，不足1000t亦为一批。日产量超过5000t，按2000t为一批，不足2000t亦为一批。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。,33,4.2.2石子的取样4.2.2.1取样方法（1）在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。取样前，应先将取样部位表层铲除，再从不同部位抽取大致等量的石子15份（在料堆顶部、中部和底部均匀分布的15个不同部位取得）组成一组样品。（2）从皮带运输机上取样时，应用接料器在皮带运输机机尾的出料处定时抽取大致等量的石子8份，组成一组样品。（3）从火车、汽车、货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致等量的石子16份，组成一组样品。（4）如果经观察，认为各节车皮间所载的石子质量相差悬殊时，应对质量有怀疑的每节列车分别取样。（5）每组样品应妥善包装，避免细料散失及防止污染。并附样品卡片，标明样品的编号、名称、取样时间、产地、规格、样品量、要求检验的项目及取样方式等。,34,4.2.2.2取样数量石子的单项试验的最小取样数量应符合表4.8的规定。当需要做多项检验时，可在确保样品经一项试验后不致影响其他试验结果的前提下，用同组样品进行多项不同的试验。4.2.2.3石子试样的缩分（1）采用人工四分法。将所取样品置于平板上，在自然状态下拌和均匀，并堆成锥体，然后沿相互垂直的两条直径把锥体分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再堆成堆体。重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需数量为止。（2）堆积密度检验所用试样可不经缩分，在拌匀后直接进行试验。,35,表4.8单项试验所需碎石或卵石取样数量（GB/T14685-2001）单位：kg,36,4.3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。,37,4.3.2石子颗粒级配试验4.3.2.1试验目的通过筛分试验测定碎石或卵石的颗粒级配，以便于选择优质粗集料，达到节约水泥和改善混凝土性能的目的，并作为混凝土配合比设计和一般使用的依据。掌握GB/T14685-2001建筑用碎石、卵石的测试方法，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。4.3.2.2主要仪器设备（1）试验筛：孔径为2.36mm、4.75mm、9.50mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm、90mm的筛各一只，并附有筛底和筛盖（筛框内径300mm）。（2）台秤：称量10kg，感量1g；（3）烘箱：能使温度控制在（1055）；（4）摇筛机；（5）搪瓷盘、毛刷等。,38,4.3.2.3试验方法（1）按规定取样，将试样缩分到略大于表4.9规定的质量，烘干或风干后备用。,表4.9颗粒级配所需试样质量,（2）按表4.9规定数量称取试样一份，精确至1g。将试样倒入按筛孔大小从上到下组合的套筛（附筛底）上。（3）将套筛在摇筛机上筛10min，取下套筛，按筛孔大小顺序再逐个用手筛，筛至每分钟通过量小于试样总量的0.1为止。通过的颗粒并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛，直至各号筛全部筛完为止。对大于19.0mm的颗粒，筛分时允许用手拨动。（4）称出各筛的筛余量，精确至1g。筛分后，若各筛的筛余量与筛底试样之和超过原试样质量的1%时，须重新试验。,39,4.3.2.4结果计算与评定（1）计算各筛的分计筛余百分率（各号筛的筛余量与试样总质量之比），精确至0.1。（2）计算各筛的累计筛余百分率（该号筛的分计筛余百分率加上该号筛以上各分计筛余百分率之和），精确至0.1。（3）根据各号筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。,40,4.3.3石子的表观密度试验4.3.3.1试验目的通过试验测定石子的表观密度，为评定石子质量和混凝土配合比设计提供依据；石子的表观密度可以反映集料的坚实、耐久程度，因此是一项重要的技术指标。应掌握GB/T14685-2001建筑用碎石、卵石的测试方法，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。,4.3.3.2主要仪器设备液体比重天平法：（1）鼓风烘箱：温度能控制在（1055）；（2）液体天平：称量5kg，感量5g，见图4.1；,图4.1液体天平15kg天平；2砝码；3吊篮；4容器；5带有溢流孔的金属容器,41,（3）吊蓝：直径和高度均为150mm，由孔径为1mm2mm的筛网或钻有2mm3mm孔洞的耐蚀金属板制成；（4）方孔筛：孔径为4.75mm的筛一只；（5）盛水容器：有溢水孔；（6）其他：温度计、搪瓷盘、毛巾等。广口瓶法：（1）天平：称量2kg，感量1g；（2）广口瓶：容积1000mL，磨口，带