集料化学分析试验作业指导书

集料化学分析试验作业指导书混凝土的基本组成材料是水泥、粗细集料和水。在混凝土中，一般以砂子为细集料，石子为粗集料。粗细集料的总含量约占混凝土总体积的70％～80％，其余为水泥浆和少量的空气。在混凝土拌合物中，水泥和水形成水泥浆，后者填充砂子空隙并包裹砂粒，形成砂浆。砂浆又填充石子空隙并包裹石子颗粒。显然，水泥浆在砂石颗粒之间起着润滑作用，使混凝土拌合物具有一定的流动性。但水泥浆更主要的是起胶结作用，水泥浆通过水泥的凝结硬化，把砂石集料牢固地胶结成一整体。砂石一般不与水泥浆起化学反应(除碱活性集料外)，它们在混凝土中主要是起骨架作用，因而可以大大节省水泥。同时，还可以降低水化热，大大减小混凝土由于水泥浆硬化而产生的收缩，并起抑制裂缝扩展的作用。根据集料在混凝土中的作用，对用于混凝土的集料要求具有良好的颗粒级配，以尽量减少空隙率；要求表面干净，以保证与水泥浆更好的黏结；含有害杂质少，以保证混凝土的耐久性；要求具有足够的强度和坚固性，以保证起到充分的骨架和传力作用。第一节细集料 一、定义与分类1．定义混凝土中粒径在0．16～4．75mm之间的集料称为细集料(砂)。2．分类(1)按产源分为天然砂(河砂、湖砂、山砂、淡化海砂)、人工砂(机制砂、混合砂)。(2)按矿物成分分为石英砂、长石砂和石灰石砂。(3)按细度模数M，分为粗、中、细砂：粗砂细度模数为3.7～3.1，中砂为3.0～2.3，细砂为2.2～1.6。 二、主要技术性质1．颗粒级两己和粗细程度砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。其中I类宜用于强度等级大于啪()的混凝土；Ⅱ类宵用于强度等级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。砂的颗粒级配应符合表4-1的要求。表4-1砂的颗粒级配方孔边长1区级配2区级配3区级配累计筛余（%）9.50mm0004.75mm10～010～010～02.36mm35～525～015～01.18mm65～3550～1025～0600μm85～7170～4140～16300μm95～8092～7085～55150μm100～95100～90100～90（1）实际颗粒级配与表中所列数值相比，除4.75mm和600μm筛档外，可以略有超出，但超出总量小于5%（2）人工砂中15μm筛孔的累计筛余可以放到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%2．含泥量和泥块含量天然砂含泥量和泥块含量应符合表4-2的规定。人工砂石粉含量和泥块含量应符合表4-3的规定。表4-2含泥量和泥块含量项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量(按质量计)(％)<1．0<3．O<5．0泥块含量(按质量计)(％)0<1．0<2。0表4-3石粉含量和泥块含量项目I类Ⅱ类Ⅲ类1亚甲监试验MB值<L．40或合格石粉含量(按质量计)(％)<3．0<5．0<7．02泥块含量(按质量计)(％)0<1．O<2．O3MB值≥1．40或合格石粉含量(按质量计)(％)<1．O<3．O<5，O4泥块含量(按质量汁)(％)O<1．O<2．0根据使用地区及用途，在试验验证的基础上，可由供需双方协商确定注：MB值是用于判定人C砂中粒径小于75眦n颗粒岔量主要足泥土还足与被加：i：母岩化学成分相同石粉指标。3．有害物质砂中不宜混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等杂物。砂中云母、轻物质、硫化物与硫酸盐、氯盐和有机物等，其含量应符合表4-4的规定。表4-4有害物质含量项目I类Ⅱ类Ⅲ类云母(按质量汁)(％)<1．O<2．0<2．0轻物质(按质舒计)(％)<1．0<1．0<1．O有机物(比色法)合格合格合格硫化物及硫酸盐(按s0，质量计)(％)<O．5<0．5<0。5氯化物(按C1质量计)(％)<0．Ol<0．02<0．064．坚固性天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后，其质量损失应符合标准规定。人工砂采用压碎指标法进行试验，其压碎值应小于表4-5的规定。表4-6压碎指标项目I类Ⅱ类Ⅲ类质量损失(％)<8<8<10项目指标I类Ⅱ类Ⅲ类单级最大压碎指标(％)<20<25<305．表观密度、堆积密度、空隙率砂的表观密度大于2500kg／m3，堆积密度应大于1350kg／m3，空隙率小于47％。6．碱集料反应经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.1％。 三、砂的取样试验(一)取样规定1．验收批划分以同一产地、同一规格、同一进厂时间，每400m3或600t为一验收批，不足400m3或600t时亦按一验收批计算。用小型工具运输的以200m3或300t为一验收批，不足上述数量者亦按一批计算。每一验收批取样一组。2．取样方法和取样数量在堆料场取样时，取样部位应均匀分布，取样前应将取样部位表层铲除，然后从不同的部位抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。单项试验的最小取样数量应符合表4-6的规定。表4-6单项试验的最小取样数量序号试验项目最小取样数量(k)l颗粒级配4．42含泥量4．43石粉含量6．04泥块含量20．05云母含量0．66轻物质含量3．27有机物禽鼍2．O8硫化物与硫酸盐含量0．69氯化物含最4．410坚固性天然砂8．0人工砂20．O11表观密度2．612堆积密度与空隙率5．013碱集料反嘘20．O(二)常规试验项目砂的常规试验项目有：颗粒级配、表观密度、紧密密度、堆积密度、含泥量、含水率、坚固性、泥块含量。第二节粗集料 一、定义与分类1．定义混凝土中粒径大于4.75mm的集料称为粗集料。2．分类(1)按品种分为卵石和碎石。①卵石：由自然分化、水流搬运和分选堆积形成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒；②碎石：天然岩石、卵石经机械破碎筛分制成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。(2)按石子粒径尺寸分为单粒级和连续粒级。(3)按石子技术要求分为优等品、一等品和合格品。 二、主要技术性质1．最大粒径粗集料公称粒径的上限称为粗集料的最大粒径。粗集料的最大粒径增大时，当质量相同时，其总表面积较小。如果级配良好，大小颗粒搭配适当，则空隙率较小，水泥浆用量也会减小，从而可以制成比较经济的混凝土。如果保持水泥用量不变，则达到特定的和易性时，石子的最大粒径较大的混凝土所需的用水量较少，因而可降低水灰比，混凝土的强度可随之增高。试验证明，在级配良好的前提下，粗集料的最大粒径在53.0mm以下时，随着最大粒径的增加，节约水泥的效果越趋显著。当粗集料的最大粒径增大至53.0-75.0mm以上时，节约水泥的效果已经不很明显。当最大粒径不超过37.5mm时，随着最大粒径的增加，混凝土的强度也增加。但是，当最大粒径大于37.5mm时，由于用水量的减少而引起的强度增加，将被粒径太大引起的混凝土不均匀性以及由于粗集料与水泥砂浆黏结面减小造成混凝土不连续性等不利因素所抵消，在富灰拌合物中更是如此。因此，从有效节约水泥和提高混凝土强度的观点看，粗集料的最大粒径以不超过37.5mm为宜。再从施工方面来看，最大粒径如果很大，混凝土的搅拌和其他操作都将发生困难，而且容易产生离析。因此选择粗集料最灭粒径时，除必须考虑当地集料来源外，还要考虑它的经济性以及结构物的构件断面、钢筋净距和施工机械对它所施加的限制。2．颗粒级配碎石、卵石的颗粒级配应符合表4-7的规定。粗集料和细集料一样，也是要求具有良好的颗粒级配，使集料颗粒之间的空隙尽可能地小，以节省水泥。石子的颗粒级配也是通过筛分试验作出鉴定的。石子级配有连续级配和间断级配两种。连续级配要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级集料都占有适当的比例，例如天然卵石就属于连续级配。由于连续级配含有各种大小颗粒，互相搭配一般比较合适，制成的拌合物和易性较好，不易发生分层和离析现象。间断级配是人为地剔除集料中的某些粒级，造成颗粒粒级的间断。大粒径集料间的空隙由小粒级颗粒来填充，从而降低空隙率。用间断级配的石子拌制混凝土，叮以节约水泥，但由于颗粒粒径相差较大，容易使混凝土拌合物产生分离现象，使施工发生困难。对于低流动度和干硬性混凝土来说，如果采用强力振动来施工，则采用间断的级配是较为适宜的。表4-7颗粒级配范围级配情况公称直径(mm)累计筛余(按质量百分比计)(％)方孔筛筛孔边长(一)2.364.759.5016.019.026.531.537.553.O63.O75.090连续级配5～1095～10080～1000～1505～1695～10085～10030～60O～1005～2095～10090～10040～800～10O5～2595～10090～10030～700～5O5～31.595～10090～10070～9015～450～504～4095～10070～9030～650～50咀粒级10～2095～10085～10016～31.595～10085～1000～10020～4095～10080～1000～10031.5～6395～10075～10045～750～10040～8070～10030～60O～1003．含泥量和泥块含量(1)含泥量：碎石、卵石中粒径小于75μm的颗粒含量；(2)泥块含量：碎石、卵石中原粒径大于4.75m，经水浸洗手捏后小于2.36mm的颗粒含量；(3)碎石、卵石含泥量和泥块含量应符合表4-8的标准规定。4．针、片状颗粒(1)卵石、碎石的颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2．4倍者为针状颗粒；厚度小表4-8含泥量和泥块含量项目l类Ⅱ类Ⅲ类含泥量(按质量计)(％)<0．5<1．0<1．5泥块含量(按质量计)(％)0<0．5<0．7于平均粒径的0．4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)；(2)针、片状颗粒引起应力集中程度较高，而且会影响混凝土拌合物的和易性，因此，对其含量一般均有限制；(3)卵石、碎石的针、片状颗粒含量应符合表4-9的规定。5．有害物质(1)卵石、碎石中不应含有草根、树叶、塑料、煤块和炉渣等杂物；(2)卵石、碎石中有害物质的危害作用基本上与砂中有害杂质的作用相同，故应加以限制；(3)卵石、碎石中有害物质含量应符合表4-10的规定。表4-9针、片状颗粒含量项目指标I类Ⅱ类Ⅲ类针、片状颗粒(按质量计)(％)<5<15<25表4-10有害物质含量项目I类Ⅱ类Ⅲ类有机物合格合格合格硫化物及硫酸盐(按SO3计)(％)<O．5<I．0<1．06．坚固性(1)坚固性是指碎石、卵石在自然风化和其他物理化学因素作用下抵抗碎裂的能力；(2)粗集料在混凝土中主要起骨架作用，故必须具有足够的坚固性；(3)采用硫酸钠溶液浸泡法进行试验，其质量损失率应符合表4-11的规定。表4-11坚固性指标项目I类Ⅱ类Ⅲ类质量损失(％)<5<8<12表4-12压碎指标项目j类Ⅱ类Ⅲ类卵石压碎指标<10<20<30碎石压碎指标<12<16<167.压碎指标和岩石强度（1)在饱和状态下，岩石抗压强度：火成岩≥80MPa，变质岩≥60MPa，水成岩≥30MPa；(2)压碎指标应符合表4-12中的规定。8．表观密度、堆积密度、空隙率表观密度应大于2500kg／m3，堆积体积密度应大于1350k／m3，空隙率小于47％。缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.1％。(2)碱集料反应主要分为碱一碳酸盐、碱一硅酸盐反应两种。其原因为集料中含有活性二氧化硅时，它能与水泥中的碱性氧化物水解后生成的氢氧化钠和氢氧化钾起化学反应，在集料表面上生成一种复杂的碱一硅酸凝胶体。这种凝胶体吸水时，其体积将会膨胀。如果水泥中含碱量较高时，生成的凝胶体吸水膨胀后，可能使硬化水泥浆产生裂缝，这种现象叫做碱集料反应。目前已经确定具有活性二氧化硅的岩石有蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英、硬绿泥岩、硅镁石灰岩、玻璃质或隐晶质的流纹岩、英安岩、安山岩及凝灰岩等。9．碱集料反应(1)经碱集料反应试验后，由砂制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期的膨胀率应小于0.1%0。(2）碱集料反应主要分为碱一碳酸盐、碱一硅酸盐反应两种。其原因为集料中含有活性二氧化硅时，它能与水泥中的碱性氧化物水解后生成的氢氧化钠和氢氧化钾起化学反应，在集料表面上生成一种复杂的碱一硅酸凝胶体。这种凝胶体吸水时，其体积将会膨胀。如果水泥中含碱量较高时，生成的凝胶体吸水膨胀后，可能使硬化水泥浆产生裂缝，这种现象叫做碱集料反应。目前已经确定具有活性二氧化硅的岩石有蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英、硬绿泥岩、硅镁石灰岩、玻璃质或隐晶质的流纹岩、英安岩、安山岩及凝灰岩等。 三、碎石、卵石常规试验(一)取样规定1．验收批划分以同一产地、同一规格、同一进厂时间，每400m3或600t为一验收批，不足400m3或600t时亦按一验收批计算。用小型工具运输的以200m3或300t为一验收批，不足上述数量者亦按一批计算。每一验收批取样一组。2．取样方法和取样数量在堆料场取样时，取样部位应均匀分布，取样前应将取样部位表层铲除，然后从不同的部位抽取大致等量的石子15份，组成一组样品。单项试验的最小取样数量应符合表4-13的规定。表4-13单项试验的最少取样数量序号试验项目不同最大粒径(nⅡn)下的最少取样数量(k)9.516.019.026.531.537.563.075.01颗粒分析9.516.019.026.531.537.563.075.O2含泥量8.08.024.024.040.040.080.080.03泥块含量8.08.024.024.O40.040.080.0