建筑材料-细集料

建筑材料细集料

教学目标

通过本章的学习：

（1)细骨料的验收要求；（2)细骨料的质量标准；（3)细骨料的取样要求；（4)细骨料的送检程序；（5)相关的仪器设备名称及操作方法；（6)细度模数及颗粒级配曲线；（7)细骨料颗粒级配合格判定及粗细程度判定；（8)颗粒级配及粗细程度对混凝土性能影响；

本章内容3.1细集料（砂)主要技术性能

和质量标准3.2细集料取样3.3细集料检测方法和检测报告课堂练习复习思考题

粒径在0.15~4.75mm之间的骨料称

为细骨料（砂)定义

又称骨料。混凝土的主要组成材料之一。主要起骨架作用和减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体积变化，同时还作为胶凝材料的廉价填充

料。有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等;后者如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等。颗粒视密度小于1900kg/m3的集料称

轻集料，用以制造普通混凝土;特别重的集料，用以制造重混凝土，如防辐射混凝土。集料按颗粒大小分为粗集料和细集料，一般规定粒径大于4.75毫米者为粗集料，

如碎石和卵石，粒径自0.15~4.75毫米者为细集料，如天然砂。

3.1细集料（砂)主要技术性能和质量标准细骨料人工砂天然砂河砂山砂机制砂混合砂分类砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量表观密度、堆积密度、空隙率坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量细骨料3.1.1含泥量、石粉含量和泥块含量

含泥量指天然砂中粒径小于75微米的颗粒含量;石粉含量，是指人工砂中粒径小于75微米的颗粒含量;泥块含量，则指砂中粒径大于1.18毫米，经水浸细、手捏小于600微米的颗粒。应符合下表

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，产生碱骨料反应，使混凝土发生膨胀开裂。。

项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失，%＜（天然砂）8810单级最大压碎指标，%＜（人工砂）2025303.1.3砂的坚固性指标图3.1细骨料颗粒级配a-—单一粒径;b—配有部分次大粒径;c—在图b的剩余空隙中再填入小颗粒

3.1.4砂的细度模数与颗粒级配

砂的颗粒级配，是表示砂大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充的，空隙率越小，混凝土骨架越密实，所需水泥浆越少且有助于混凝土强度和耐久性的提高。从图3.1可以看出:多粒级搭配的砂，空隙率较小。

细骨料

砂的粗细程度,是指不同粒径的砂粒,混合在一起后的总体的粗细程度,通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下,细砂的总表面积较大,而粗砂的总表面积较小。在混凝土中,砂子的表面需要由水泥浆包裹,砂子的总表面积愈大,则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此,一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。砂的颗粒级配,即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为达到节约水泥和提高强度的目的,就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙,就必须有大小不同的颗粒搭配。

细骨料

因此，在拌制混凝土时，砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到空隙及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与强度。它是评定砂质量的重要指标。

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。筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为9.50、4.75.2.36、1.18、0.60、0.30、0.15㎜的标准筛，将500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率Ａi（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。

评定砂的粗细程度和颗粒级配150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm细度模数的计算Ａi---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。

筛孔尺寸(mm)分计筛余（％）累计筛余（％）4.75a1A1=a12.36a2A2=A1+a21.18a3A3=A2+a30.60a4A4=A3+a40.30a5A5=A4+a50.15a6A6=A5+a6细骨料细度模数（Ｍx)愈大，表示砂愈粗，砂的细度模数范围一般为3.7～0.7，其中

Ｍx在3.7～3.１为粗砂，

Ｍx在3.0～2.3为中砂，

Ｍx在2.2～1.6为细砂，

Ｍx在1.5～0.7为特细砂。普通混凝土用砂的细度模数一般.在2.2～3.2之间较为适宜。国家规范将细度模数为3.7～1.6的普通混凝土用砂，以0.60㎜筛孔的累计筛余量分成三个级配区。普通混凝土用砂的筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个区域以内。

筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)筛孔尺寸（mm)表3.5砂级配区的规定

为便于应用，可将表3.5中的数据，绘制成砂级配曲线图，即以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，画出砂的“1、2.3”三个区的级配曲线，如图3.3所示。使用时，将砂子筛分试验测算得到的各累计筛余百分率，点绘到图3.3中，并连成曲线，然后观察此筛分结果的曲线，只要曲线落在三个区的任何一个区内，判断砂子级配合格。

配制混凝土时，应优先选用2区砂；采用1区砂时，在混凝土配合比设计中应提高砂率并保持足够的水泥用量，以满足和易性；采用3区砂时，应适当降低砂率，以保证混凝土强度。

配制混凝土时,宜优先选用2区砂,当采用1区砂时应适当提高砂率,并保证足够的水泥用量,以满足混凝土的和易性,当采用3区时砂时,适当降低砂率,以保证混凝土的强度。

3区2区1区砂的1、2.3级配区曲线表观密度空隙率松散堆积堆积密度砂的物理性质小于47%大于2500kg/m3大于1350kg/m33.1.5砂的物理性质（2)砂的含水状态

砂的含水状态分干燥、气干、饱和面干及湿润状态。水工混凝土多按饱和面干状态砂作为基准状态设计配合比。工业与民用建筑中则习惯用干燥状态的砂（含水率小于0.5%)及石子（含水率小于0.2%)来设计配合比。

3.2细集料取样3.2.1砂检验批的规定使用单位应按砂同分类、规格、适用等级及日产量每600t为一批，不足600t亦为一批，日产量超过2000t，按1000t为一批，不足1000t亦为一批。3.2.2砂的取样3.2.2.1取样方法

（1)在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。先将取样部位表层铲除。再从不同部位抽取大致等量的砂样8份组成一组样品。（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砂样4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砂样8份，组成一组样品。

3.2.2.2取样数量

每组样品的取样数量,对单项试验,应不小于表3.6规定的最少数量。须做几项试验时,如确能保证样品经一项试验后不致影响另一项试验结果,也可以用同一组样品进行几项不同的试验。

序号试验项目最少取样数量序号试验项目最少取样数量1颗粒级配4.48硫化物及硫酸盐含量0.62含泥量4.49氯化物含量4.43石粉含量6.010坚固性天然砂8.04泥块含量20.0人工砂20.05云母含量0.611表观密度2.66轻物质含量3.212堆积密度与空隙率5.07有机质含量2.013碱骨料反应20.0表3.6单项试验所需砂的最少数量（GB/T14684-2001)单位:kg3.2.2.3砂样的缩分（1)采用人工四分法。将所取砂样置于平板上。在潮湿状态下拌和均匀，堆成厚约2cm的“圆饼”，然后沿互相垂直的两条直径把圆饼分成大致相等的4份，取其对角两份重新拌匀，再堆成“圆饼”。重复以上过程，直至缩分后质量略多于试验所必需质量。（2)用分料器法。将样品在潮湿状态下拌和均匀，然后通过分料器，取接料斗中的其中一份再次通过分料器。重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需量为止。（3)堆积密度、人工砂坚固性检验所用试样可不经缩分，在拌匀后直接进行试验。

分料器1、分料漏斗2.接料器3.3细集料检测方法和检测报告3.3.1砂检验分类3.3.2砂颗粒级配试验3.3.3砂的表观密度试验3.3.4砂的堆积密度与空隙率试验3.3.5砂的含泥量测定3.3.6砂泥块含量测定3.3.7砂中有机物含量测定3.3.8检测报告3.3.1砂检验分类3.3.1.1出厂检验建筑用砂出厂检验的项目：颗粒级配、细度模数、松散堆积密度、泥块含量。对天然砂应增加含泥量及云母含量;对人工砂应增加石粉含量及坚固性测定。3.3.1.2型式检验砂型式检验的项目：颗粒级配、含泥量、石粉含量和泥块含量、有害物质及坚固性，碱骨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。

3.3.2砂颗粒级配试验3.3.2.1试验目的测定砂的颗粒级配，计算细度模数，评定砂料品质和进行施工质量控制。掌握GB/T14684-2001《建筑用砂》的测试方法，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。3.3.2.2主要仪器设备（1)方孔筛：孔径为0.15mm、0.30mm、0.60mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm及9.5mm的筛各一只，并附有筛底和筛盖；（2)台秤：称量1000g，感量1g；（3)烘箱：能使温度控制在（105±5)℃；（4)摇筛机；（5)搪瓷盘、毛刷等。

3.3.2.3试验方法（1)试样制备按规定取样，并将试样缩分至约1100g，放在烘箱中于（105±5)oC下烘干至恒量（指试样在烘干1h～3h的情况下，其前后质量之差不大于该项试验所要求的称量精度)，待冷却至室温后，筛除大于9.5mm的颗粒并计算筛余百分率，分成大致相等的试样两份备用。（2)筛分称烘干试样500g（精确至1g)，倒入按孔径大小从上到下组合的套筛（附筛底)上，置套筛于摇筛机上筛10min，取下后逐个用手筛，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，顺序过筛，直至各号筛全部筛完。

式中：G——在一个筛上的筛余量，g；A——筛面面积,mm2；d——筛孔尺寸,mm2。称取各号筛的筛余量（精确至1g),各号筛上的筛余量若有超过按式3.2计算值时，须将该粒级试样分成少于按式3.2计算的量，分别筛，筛余量之和即为该筛的筛余量。注：筛分后，各号筛的筛余量与筛底的量之和同原试样质量之差超过1%时，须重新试验。3.3.2.4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)计算砂的细度模数：按3.1式计算（精确至0.01)（4)累计筛余百分率取两次试验结果的算术平均值，精确至1%。细度模数取两次试验结果的算术平均值，精确至0.1；如两次的细度模数之差超过0.2时，须重新试验。（5)根据各号筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。

3.3.3砂的表观密度试验3.3.3.1试验目的通过试验测定砂的表观密度，为评定砂的质量和混凝土配合比设计提供依据。依据GB/T14684-2001《建筑用砂》，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。3.3.3.2主要仪器设备（1)鼓风烘箱：温度能控制在（105±5)℃；（2)天平：称量1000g，感量1g；（3)容量瓶：500ml；（4)其他：干燥器、搪瓷盘、滴管、毛刷、温度计、毛巾等。

3.3.3.3试验方法

（1)按规定取样，并将试样缩分至约600g，放入烘箱中于（105±5)oC下烘干至恒量，冷却至室温后，分为大致相等的两份备用。（2)称取烘干砂300g（精确至1g)，装入容量瓶中，注入冷开水至接近500mL的刻度处，旋转摇动容量瓶，排除气泡，塞紧瓶盖，静置24h。然后用滴管小心加水至容量瓶500mL刻度处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称出其质量（精确至1g)。（3)倒出瓶内水和砂，洗净容量瓶，再向瓶内注水至500mL处，擦干瓶外水分，称其质量（精确至1g)。

3.3.3.4结果计算与评定（1)表观密度公式（3.3)计算，精确至10kg/m3：

（3.3)式中——分别表示砂的表观密度和水的密度，kg／m3；——分别表示烘干试样质量；试样、水及容量瓶的总质量；水及容量瓶的总质量，g。（2)表观密度取两次试验结果的算术平均值（精确至10kg/m3)，如两次之差大于20kg／m3，须重新试验。

3.3.4砂的堆积密度与空隙率试验3.3.4.1试验目的测定砂的堆积密度，计算砂的空隙率，供混凝土配合比计算和评定砂的质量。依据GB/T14684-2001《建筑用砂》，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。3.3.4.2主要仪器设备（1)天平：称量10kg，感量1g；（2)鼓风烘箱：能使温度控制在（105±5)℃；（3)容量筒：圆柱形金属筒，内径108mm，净高109mm，容积1L；（4)方孔筛：孔径为4.75mm的筛一只；（5)其他：直径16mm的垫棒，长600mm的圆钢，直尺、小铲、浅盘、料勺、毛刷等。

3.3.4.3试验方法（1)试样制备按规定取样，用浅盘装试样约3L，在温度为（105±5)℃的烘箱中烘干至恒量，冷却至室温，筛除大于4.75mm的颗粒，分成大致相等的两份备用。（2)松散堆积密度测定将一份试样，通过漏斗或用料勺，从容积筒口以上50mm处徐徐装入，装满并超出筒口。用钢尺沿筒口中心线向两个相反方向刮平（勿触动容量筒)，称出试样和容量筒总质量，精确至1g。（3)紧密堆积密度取试样一份分两次装满容量筒。每次装完后在筒底垫放一根直径为10mm的圆钢（第二次垫放钢筋与第一次方向垂直)，将筒按住，左右交替击地面25次。再加试样直至超过筒口，用直尺沿筒口中心线向两边刮平，称出试样和容量筒总质量，精确至1g。

3.3.4.4结果计算与评定（1）松散或紧密堆积密度按式（3.4）计算，精确至10kg/m3：（3.4）式中：

——松散或紧密堆积密度，kg/m3；

——筒和试样总质量，g；

——筒本身质量，g；

——筒本身容积，L。（2）空隙率按按式（3.5）计算，精确至1%：（3.5）式中：——空隙率，%；

——砂的堆积密度及表观密度，kg/m3。（3）取两次试验的算术平均值作为结果。3.3.5砂的含泥量测定3.3.5.1试验目的测定砂的含泥量，评定砂的质量。3.3.5.2主要仪器设备（1)鼓风烘箱：能使温度控制在(105士5)℃；（2)天平：称量1000g，感量0.1g；（3)方孔筛：孔径为750μm和1.18mm筛各一个；（4)容器：在淘洗试样时，保持试样不溅出（深度大于250mm)；（5)搪瓷盘、毛刷等。

3.3.5.3试验方法（1)按规定取样，并将试样缩分至11OOg，在（105±5)℃烘箱中烘干至恒量，冷却至室温，分出大致相等的试样两份备用。（2)称取试样500g，精确至0.1g。将试样置于容器中，注入清水，水面约高出砂面150mm，充分拌匀后，浸泡2h，然后用手在水中淘洗试样，使尘屑、淤泥、粘土与砂粒分离。润湿筛子，将浑浊液缓缓倒人套筛中（1.18mm筛套在75μm筛之上)，滤去小于75μm的颗粒。在试验中，严防砂粒丢失。（3)再向容器中注入清水，重复上一步操作，直至容器内的水目测清澈为止。（4)用水淋洗留在筛上的细粒，并将75μm筛放入水中来回摇动，充分洗掉小于75μm的颗粒，然后将两只筛上的筛余颗粒和容器中已经洗净的试样一并倒入搪瓷盘，置于（105±5)℃的烘箱内，烘干称量，精确至0.1g。

3.3.5.4结果计算与评定（1）含泥量按公式（3.6）计算，精确至0.1％：

(3.6)式中：——含泥量，%；

——试验前烘干试样的质量，g；

——试验后烘干试样的质量，g。（2）含泥量取两个试样的试验结果算术平均值作为测定值。3.3.6砂泥块含量测定3.3.6.1试验目的测定砂的泥块含量，评定砂的质量。3.3.6.2仪器设备（1)鼓风烘箱：能使温度控制在(105士5)℃；（2)天平：称量l0kg，感量1g；（3)方孔筛：孔径为600μm和1.18mm筛各一个；（4)容器：要求淘洗试样时，保持试样不溅出；（5)搪瓷盘，毛刷等。3.3.6.3试验步骤（1)按规定取样，并将试样缩分至约50OOg，在（105±5)℃烘箱中烘干至恒量，冷却至室温，筛除小于1.18mm的颗粒，分出大致相等的两份备用。（2)称取试样200g，精确至0.1g。将试样置于容器中，并注入清水，使水面高出砂面约150mm。充分拌混均匀后，浸泡24h。然后用手在水中捻碎泥块，再把试样放在600μm筛上，用水淘洗，直至水清澈为止。（3)筛中保留的试样小心取出，装入浅盘，在（105±5)℃烘箱中烘干至恒量，冷却后称其质量，精确至0.1g。

3.3.6.4结果计算与评定（1）泥块含量按公式（3.7）计算，精确至0.1％：

(3.7)式中：——泥块含量，%；

——1.18mm筛筛余试样的质量，g；

——试验后烘干试样的质量，g。（2）取两次试验结果的算术平均值作为测定值，精确至0.1％。3.3.7砂中有机物含量测定3.3.7.1试验目的测定砂的有机物含量，评定砂的质量。3.3.7.2主要仪器设备（1)天平：称量1000g、感量0.1g和称量100g、感量0.01g天平各1台。

（2)量筒：1000mL、250、100mL和10ml；（3)方孔筛：孔径为4.75mm筛一个；（4)烧杯、玻璃棒、移液管；（5)氢氧化钠、鞣酸、乙醇，蒸馏水等；（6)标准溶液：称2g鞣酸粉，溶解于98mL浓度为10%乙醇溶液中，取该液25mL，注入975mL浓度为3％的氢氧化纳溶液中，加塞后剧烈摇动，静置24h，即得标准液。

3.3.7.3试验方法（1)按规定取样，筛去试样中4.75mm以上的颗粒，用四分法缩分至约500g，风干备用。(2)向250mL量筒中装入风干试样至130ml刻度处，再注入浓度为3％的氢氧化纳溶液至200mL刻度处。加塞后剧烈摇动，静置24h。3.3.7.4结果评定比较试样上部溶液与新配标准溶液的颜色，若上部溶液浅于标准色，则试样的有机物含量合格。若颜色接近，应将试样连同上部溶液倒人烧杯，在60～70℃的水浴中加热2～3h，再行比较。若浅于标准色，则试样的有机物含量合格；若深于标准色，应按下述方法进一步试验。取原试样一份，用3％的氢氧化纳溶液洗除有机质，再用清水淘洗干净，与另一份原试样分别按相同的配合比制成水泥砂浆，测定其28天的抗压强度。若原试样配制的砂浆强度不低于洗除有机物后试样制成的砂浆强度的95%时，则认为该砂有机物含量合格。

3.3.8检测报告砂试验报告是对用于工程中的砂的筛分、含泥量、泥块含量等指标进行复试后由试验单位出具的质量证明文件。见表3.7。检验后,各项性能指标都符合GB/T14684-2001的相应类别规定时,可判为该产品合格。若有一项性能指标不符合标准要求时,则应从同一批产品中加倍取样,对不符合标准要求的项目进行复检。复检后,该项指标符合标准要求时,可判定该类产品合格,仍然不符合标准要求时,则判定该批产品不合格。

委托单位样品编号工程名称代表数量样品产地、名称收样日期年月日检验条件检验依据检验项目检测结果附记检验项目检测结果附记表观密度(kg/m3)有机物含量(%)堆积密度（kg/m3）坚固性质量损失率(%)紧密密度（kg/m3）压碎值指标(%)吸水率（%）SO3含量(%)含水率（%）碱活性含泥量（%）泥块含量（%）颗粒级配筛孔尺寸（mm）9.504.752.361.180.600.300.15标准颗粒级配范围累积筛余（%）实际累积筛余率（%）检验结果细度模数：

颗粒级配：结论备注

某混凝土搅拌站原使用砂的细度模数为2.5,后改用细度模数为2.1的砂。改砂后原混凝土配方不变,发觉混凝土坍落度明显变小。请分析原因。

课堂思考题答:因砂粒径变细后，砂的总表面积增大，当水泥浆量不变，包裹砂表面的水泥浆层变薄，流动性就变差，即坍落度变小。

某砂作筛分试验，分别称取各筛两次筛余量的平均值如下表所示:课堂练习方孔筛径9.5mm4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm＜150μm合计筛余量，g032.548.540.0187.5118.065.08.5500

计算各号筛的分计筛余率、累计筛余率、细度模数,并评定该砂的颗粒级配和粗细程度。

①4.75mm: