水泥混凝土的骨料及拌和、养护用水培训课件

第三节水泥混凝土的骨料

及拌和、养护用水

四大组成材料：水泥、水、砂、石混凝土的第5组分——外加剂混凝土的第6组分——掺合料各自的作用砂、石——骨料骨架作用〔小颗粒填充大颗粒的空隙〕水泥、水——水泥浆硬化前：润滑作用〔赋予混凝土流动性，便于施工〕硬化后：胶结作用〔将骨料胶结为整体，使混凝土产生强度〕一、细骨料〔砂〕(0.16~5mm)天然砂：天然岩石风化而成。〔河砂、海砂、山砂、湖砂〕人工砂：天然岩石磨碎而成。①河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较洁净，产源广；

②山砂、人工砂：与河砂相比有棱角，外表粗糙，但山砂含泥量和含有机杂质较多；

③淡化海砂：虽然有河砂的优点，但常混有贝壳碎片和含较多盐分。盐易引起钢筋锈蚀。

一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按技术要求进行检验。天然砂与人工砂一)颗粒形状及外表特征细骨料的颗粒形状和外表特征会影响其与水泥石的黏结及混凝土拌和物的流动性。山砂和人工砂具棱角，外表粗糙，拌制的混凝土流动性较差，强度较高。河沙、海砂外表光滑，拌制的混凝土流动性较好，强度较低。

二)有害杂质此外砂中不应含有活性氧化硅，因为砂中含有的活性氧化硅，能与水泥中的碱分〔Ｋ2Ｏ及Ｎａ2Ｏ〕起作用，产生碱骨料反响，使混凝土发生膨胀开裂。三)砂的粗细程度及颗粒级配粗细程度指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。用细度模数表示砂的粗细程度。测定方法：筛析法砂料标准筛：孔径为10、5、的圆孔筛和孔径为、、、0.16㎜的方孔筛。细度模数的计算公式为式中，Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5、Ａ6——分别为、、、、0.315mm、各筛上的累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。细度模数愈大，表示砂愈粗；砂的细度模数范围一般为～，其中粗砂：3.7～，中砂：～，细砂：～，特细砂：～。砂过粗，混凝土粘聚性差，易别离、泌水；砂过细，混凝土粘聚性好，流动性差。普通混凝土用砂以中砂较为适宜。河砂/中粗砂河砂/细砂人工砂/粗砂山砂/粗砂砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒的组合情况。当砂中含有较多的粗颗粒、适量的中粗颗粒及少量的细颗粒时，砂的空隙率、总外表积均较小，级配较好。良好的级配空隙率和总外表积都较小，可节约水泥，提高混凝土强度和密实性。经济、和易性、密实性、强度均较好。砂的级配常用各筛上的累计筛余百分率来表示，对于细度模数～的砂，按筛孔的累计筛余百分率分了3个区，级配较好的砂，各累计筛余百分率应在同一区〔除和筛外，允许稍有超出，总量不大于5%〕。2区砂优先选用。1区砂较粗，应提高砂率，保证和易性，3区砂较细，应降低砂率，保证和易性和强度。天然砂一般都具有较好的级配，人工砂可参加6%～12%的石粉。砂子应就地取材，可通过粗细砂、人工天然砂混合改善细度和级配。当只有细砂或特细砂，采用人工砂或掺入细石屑、减水剂或引气剂等。例5-1某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配图5-1砂的1、2、3级配区曲线四)物理性质1)视密度、堆积表观密度和空隙率视密度不小于3〔石英砂3〕自然堆积表观密度1400~1600kg/m3；振实堆积表观密度大于1600~1700kg/m3；空隙率与颗粒形状和颗粒级配有关。一般天然河砂空隙率40~45%；级配良好河砂空隙率小于40%。

2)含水状态及饱和面干吸水率骨料的几种含水状态如图5－2所示。图5－2骨料的含水状态〔ａ〕全干状态，〔ｂ〕气干状态；〔c〕饱和面干状态〔ｄ〕湿润状态骨料在饱和面干状态时的含水率，称为饱和面干吸水率。当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。饱和面干砂既不从混凝土拌和物吸水，也不往拌和物中带入水分，水工混凝土工程多按饱和面干状态的砂、石设计混凝土配合比。一般的工民建中按枯燥状态的砂、石设计混凝土配合比。3)巩固性A.天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次硫酸钠饱和溶液浸烘循环后，以其质量损失百分率评定巩固性。B.人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标应符合表5-5规定。

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、抗渗或其它要求的混凝土及制品；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土、建筑砂浆及制品。

4)石粉含量〔人工砂〕规定：6%~12%。石粉少，粘聚性差；石粉过多，增大用水量，W/C变大，强度降低。二、粗骨料〔卵石与碎石〕种类：卵石(砾石Gravel)：河卵石、海卵石、山卵石碎石(BrokenStone)：天然岩石或大卵石破碎、筛分而成。一)颗粒形状与外表特征碎石：外表粗糙，和易性较差，但与胶结料的粘结力较强；卵石：外表光滑，和易性较好，一般与胶结料的粘结力较差。针状颗粒：长度大于平均粒径的2.4倍或3倍片状颗粒：厚度小于平均粒径的倍或1/3以接近立方体或球状为好，针片状颗粒含量要少。骨料中针状颗粒含量，应符合标准中的规定混凝土强度等级＜C30针片状颗粒＜15%C25～C15针片状颗粒＜25%＜C10针片状颗粒＜40%二)有害杂质黏土、淤泥、硫化物、硫酸盐、有机物质等。碱活性骨料：对于重要工程的混凝土用石，先用岩相法检验出活性骨料的品种、类型、含量。活性二氧化硅：化学法或砂浆长度法——碱硅酸盐反响，不合格，按下述规定。活性碳酸盐：小岩石柱长度法——碱碳酸盐反响不合格，弃用。规定：使用低碱水泥或掺用某些掺合料。当使用含钾、钠的外加剂时，必须进行专门的检验。水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T14685-2001的规定。三)最大粒径及颗粒级配1)粗骨料最大粒径〔DM〕粗骨料公称粒径的上限值称为骨料最大粒径。石子的最大粒径增大，那么相同质量石子的总外表积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少。在水灰比和混凝土流动性相同的条件下，可使水泥用量减小，且有助于提高混凝土的密实性、减小放热量及混凝土收缩。DM<150mm时，随DM增加，水泥用量减小；DM>150mm时，随DM增加，水泥用量不显著减小。对于水泥用量较少的中、低强度混凝土，DM增加，混凝土强度增加。对于水泥用量较多的高强混凝土，DM增加到40mm，混凝土强度最高，DM再增加，由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。〔图5-13〕大体积混凝土在最大粒径为150mm范围内，尽可能采用较大粒径。高强混凝土和抗气蚀混凝土的最大粒径不超过40mm。港工混凝土的最大粒径不大于80mm。受结构断面、钢筋疏密和施工条件等方面的限制：DM不超过构件断面最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4。另外还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。粒径越大越好？2)颗粒级配粗骨料的级配原理：大小石子适当掺配，使粗骨料的空隙率和外表积较小。级配试验采用筛分法测定，即用、5、10、16、20、25、、40、50、、80和100ｍｍ等十二种孔径的圆孔筛进行筛分。水工和水运混凝土按最大粒径的不同，将石子分为二级、三级或四级。拌制时各级石子按不同比例掺配，使堆积表观密度较大。然后进行和易性试验，选出满足和易性要求且水泥用量较小的搭配比例。连续级配和间断级配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。用连续级配的骨料配制的混凝土和易性较好，不易发生离析现象，是工程上最常用的级配。间断级配是各粒径级石子不相连，即抽去中间的一级、二级石子。能减小骨料空隙率，节约水泥，但容易产生离析现象，导致施工困难，工程中较少采用。粗骨料颗粒级配范围应符合标准要求。超径和逊径施工现场分级堆放的石子中往往有超径和逊径现象出现，影响骨料的级配和混凝土性能。超径：某一级石子中混杂有超过这一级粒径的石子；逊径：混杂有小于这一级粒径的石子。超径不得大于5%；逊径不得大于10%。四)物理力学性质

1)视密度、堆积密度及空隙率应符合如下规定：视密度不小于3；表观密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1350kg/m3；空隙率小于47％。2)吸水率要求：吸水率不大于2.5%。3)强度(1)母岩的立方体抗压强度——碎石用母岩制成5×5×5㎝立方体，或直径与高度均为5㎝的圆柱体试样，浸泡水中48h，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于。岩浆岩≥80MPa变质岩≥60MPa沉积岩≥30MPa(2)压碎指标——碎石、卵石气干状态下10～20ｍｍ的石子装入一定规格的金属圆桶内，加荷到200ｋＮ，卸荷后称取试样质量〔ｍ0〕，再用孔径为ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量〔m1〕，用下式计算压碎指标：式中 δa---------压碎指标值，%；ｍ0--------试样质量，g；m1--------压碎试验后试样的筛余量，g。压碎指标值越小，骨料的强度越高。压碎指标(3)巩固性骨料的巩固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用〔如冻融循环作用〕下骨料抗碎裂的能力。测试方法：硫酸钠溶液法。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有抗冻要求的混凝土：5次浸烘循环后质量损失不大于5%。其他条件下使用的混凝土：5次浸烘循环后质量损失不大于12%。三、混凝土拌和及养护用水按水源可分为：饮用水：可用地表水：须检验可用地下水：须检验可用海水：一般不用未经处理的生活污水、工业废水及沼泽水：不能用对混凝土用水的质