第4章骨料
4、1 骨料的作用
骨料(Aggregate)就是粒形材料,通常不具备化学活性,分散在整个水泥浆基体中。由于骨料价格远低于水泥,因而主要用于降低混凝土成本。然而,从定量分析的角度出发,骨料也起着重要的作用:它们占去了混凝土体积的2/3~3/4 ,有利于保证混凝土的体积稳定性(第15章)与耐久性(第11章)。而且,骨料对高强混凝土的影响很大。
骨料最明显的特征就是其颗粒形状,实际上骨料就是由很多的松散颗粒组成(图4、1)。如果颗粒粒径小于4 ~5mm,则称之为砂(Sand);如果颗粒粒径大于4~5mm,则称之为粗骨料(Coarse Aggregate)。还可以将骨料分为砾石(Gravel,天然骨料)与碎石(Crushed Stone,人工骨料)。砾石通常从河道中开采而得,圆形、表面光滑;破碎骨料由岩石破碎而得,无规则状、表面粗糙。在没有特殊说明的情况下,术语“骨料”包含细骨料(砂)与粗骨料(砾石或碎石)。
图4、1 砂、砾石与碎石
骨料的另一个重要特征就是颗粒中存在连通孔隙。骨料的孔隙率影响其吸水特性,进而影响新拌混凝土的工作性与硬化混凝土的性能,如强度与抗冻耐久性。
在随后的内容中,首先介绍骨料的选用准则,然后就是骨料的级配要求及参数,最后就是骨料的吸水特性。
4、2 骨料的选用准则
并不就是所有的骨料(包括天然骨料与由岩石破碎加工而成的人工骨料)都适用于混凝土结构。对于骨料,还有很多基本要求,如果满足不了这些要求,即使不就是暴露在侵蚀性环境,混凝土也可能劣化。这些要求包括骨料中不能含有会减少混凝土耐久性的有害物质。
有害物质包括氯化物、硫酸盐、碱-活性硅、黏土及有机杂质。而且,骨料还必须具备良好的抗冻耐久性,这点要求骨料中的空隙要少,而隧石、页岩以及一些多孔的石灰岩往往不能满足该要求。
在骨料第一次用于混凝土或者在缺少以往经验时,至少要对骨料中有害物质与抗冻行为进行一次检测。一旦确定该骨料可以用于混凝土中,如果骨料没有其她的问题(例如骨料供应源有了改变),每年还至少要对骨料重复检测两次。
4.2.1 氯化物
骨料中氯化物(Chloride)的含量极限(0、05%)与钢筋腐蚀风险密切相关。在素混凝土(不含增强钢筋)中除非由于混凝土结构在干湿交替条件下盐沉积致使表面损伤(风
化,Effiorescence),骨料即使含有氯化物也不会存在任何严重劣化风险。也有一些例外,比如被氯化物污染的骨料―海砂。理论上,海砂只有在经过一系列的清洗,将水溶性盐(如NaCl)除去之后,才能用作混凝土细骨料。
4.2.2 硫酸盐
硫酸盐可能以石膏(Gypsum , CaSO4·2H2O)或硬石膏(Anhydrite , CaSO4)的形式存在于骨料中。如果骨料中硫酸盐含量超过极限值0、2%(以SO3计),则由于在硬化混凝土中钙矾石的结晶膨胀可能引起混凝土开裂(内部硫酸盐侵蚀)。
有人也许会问:为什么在水泥中石膏可以存在且必不可少,而在骨料中却就是破坏之源？水泥中的石膏与熟料一同掺人进行二次粉磨(图2、2), 由于颗粒很细,很快地溶解在拌合水中,并立即与熟料中的铝酸盐反应,形成钙矾石覆盖膜(称为“一次”钙矾石),并覆盖在水泥颗粒表面,因而阻止水泥快速凝结,此时,硫酸盐的作用就是调整凝结时间。由于“一次(Primary)”钙矾石均匀地分布在所有水泥颗粒表面,而且只在水化过程最初的几个小时生成,那时混凝土仍处于塑性阶段,仍具有变形能力,因此,“一次”钙矾石的形成不会产生不利影响。与此相反,骨料中存在的石膏或硬石膏颗粒尺寸较大,封闭了毛细管孔隙,很难溶解于搅拌水中。因此,在数月甚至几年后,硫酸盐才会逐渐开始与水泥水化产物C-A-H缓慢反应。由于就是在后期生成,通常称之为“二次(Secondary)”或“延迟(Delayed)”钙矾石。在硬化与坚硬的混凝土中生成此类钙矾石时,由于该化学反应就是膨胀的,因而会带来有害变形。骨料中石膏的分布越不均匀,混凝土开裂的风险就越大。裂缝形成于石膏颗粒附近,进而在混凝土中形成应变梯度。
海砂经水清洗后可以除去氯化物(易溶于水),与海砂相比,被石膏或硬石膏污染的骨料却无法清洗,不能用于生产水泥混凝土。还有一些硫化物,如黄铁矿(FeS2)与白铁矿,它们经过很长时间的氧化(由于存在水与氧气)后可能生成硫酸盐。同样地,只要骨料中含有这些物质,都不能用于配制混凝土,因为它们也可能转变为“二次”钙矾石,产生膨胀,从而破坏混凝土结构。
4.2.3 碱-活性硅
骨料中有些形态的氧化硅(如无定形材料、结晶较差的岩石或变形石英)会与水泥中的碱(钾、钠)反应形成碱-硅水化产物,它们会在水泥浆基体周围膨胀、开裂。这种反应称为碱-硅反应(Alkali-Silica Reaction , ASR),通过无规则开裂(图4、2)或局部剥落(图4、3)表现出来,严重威胁混凝土工程的耐久性。
骨料中的碱活性硅(Alkali-Reactive Silica)最具潜在危害,很容易引起混凝土劣化,通常会出现以下几个问题(J、Lindgard , E、Roium and B、Petersen , " Alkali-silica reaction in concrete -relationship between water content and observed damage of structures", Proceedings of the seventh CANMET - ACI international conference on durability of concrete, Montreal, Canada, Ed、V、M、Malhotra, pp、147~166, 2006):
( l) 骨料中的活性硅很难检测,需要很长时间确定;相反,氯化物与硫酸盐通过简单的化学分析就育断良快检测出来。
(2) 活性硅通常分布不均匀,例如,有些骨料颗粒含有活性硅,而其她骨料颗粒却没有;如果送检样品中不含碱活性硅颗粒就检测不出来,这样工程就可能会使用具有碱活性的骨料。
(3) 碱-硅反应取决于混凝土中碱的含量:当混凝土中的碱含量超过2kg/m3时就存在危险;由于碱含量随水泥来源、混凝土中的水泥用量以及时间的变化而变化,在相同的情况下,碱一硅反应可能会发生,也可能不会发生。
(4) 碱-硅反应只能在潮湿环境下发生,通常在户外;室内也有可能发生碱-硅反应,例如工业地板,会接触到水蒸气与地下水。
(5) 碱-硅反应通常进行缓慢,高温可加速碱-硅反应;但就是,根据环境(硅的活性程度、环境温度与湿度、碱含量)的不同,这种现象可能需要数月至十余年才会发生。
由于碱一硅反应过程缓慢,碱活性难以预先判断,解决该问题最好的办法就就是预防。使用矿渣水泥(CEMⅢ)、火山灰水泥(CEMⅣ)及复合水泥(CEMⅤ)就是有效预防碱-硅反应的方法,可以减小、甚至消除碱-硅反应。这种方法可以减小碱-硅反应发生的风险,在有些地区(该地区的骨料具有碱活性)应该采用。
4.2.4 碱-碳酸盐反应
水泥中的碱与骨料还有另外一种有害反应。这种反应中的活性骨料通常存有很细的白云石与石灰石晶体。
碱-碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction, ACR)并不会像碱-硅反应那样引起任何体积增大,因为最后反应生成物比原始反应物的体积还小。虽然反应机理仍未完全弄清,但主要还就是因为白云石[CaMg(CO3)2]转变为方解石(CaCO3)与水镁石[Mg(OH)2]引起,这个过程也被称为去白云化反应。去白云化反应使白云石晶体中的黏土包裹物暴露出来,由于黏土的吸水膨胀或由于通过黏土膜产生的渗透压导致混凝土膨胀开裂。
碱-碳酸盐反应的另一种解释就就是碳酸盐基体中存在无定形的、活性氧化硅。
4.2.5 黏土与其她粉质材料
黏土与其她粉质材料,如包裹在骨料表面的淤泥与尘土,会削弱骨料与水泥浆基体之间的粘结。在这种情况下,混凝土的力学性能会有所降低,但对结构工程的退化却不会产生太大的影响。从这个角度来瞧,黏土与其她一些能影响结构耐久性的材料(如氯化物、硫酸盐与活性硅)有本质的区别。而且,骨料中的黏土经清洗后就可以用于混凝土,不会对混凝土的力学性能产生不利影响。
4.2.6 有机杂质
骨料中的有机杂质大多为植物型,会影响水化过程,延缓甚至削弱强度增长。与黏土与粉质材料一样,有机杂质的缺陷并不会影响到混凝土结构的耐久性。力学性能的降低通常也只就是发生在早期养护期间,被有机杂质污染过的骨料能否用于混凝土以及有机杂质对力学性能的影响程度,可以通过与不含有机杂质的骨料配制混凝土的强度相比较来评价。
木屑、木炭及其她多孔渗水的材料都可能引起不稳定膨胀,特别就是与水接触的地板,首先膨胀,然后局部剥落(图4、3)。
4.2.7 冰冻侵蚀
当混凝土结构暴露于冻融循环条件下,只要骨料的抗冻性不合格,即使掺用引气剂,也不能用于混凝土中。引气剂通常只能保护水泥浆基体免受冰冻破坏,对骨料的抗冻性没有什么改善作用。
骨料的冰冻破坏通常与骨料孔隙中水的存在密切相关,温度低于0℃时,水开始结冰析晶,致使体积膨胀(约9 %),进而导致水压增大。
水只有在一定孔径范围内(约为几μm)的骨料毛细孔中结冰,才会产生开裂性变形。在更细的毛细孔中,由于缺少冰结晶生长的足够空间,不会结冰。另一方面,如果骨料孔径更大,超过几μm,冰能够结晶生长,但不会产生什么严重后果,因为那些还没有结冰的水可以很容易地从孔隙中排除,流入水泥浆基体,从而减小骨料中的应力。
4.2.8 力学性能
很多国家采用美国洛杉矶实验方法检测骨料的力学‘性能,欧洲标准EN197-2也采用该方法。备检骨料装入图4·4所示的圆筒中,圆筒内装有铁砰并能旋转;然后开动仪器使圆筒旋转一定次数;停机后对骨料进行筛分(筛孔尺寸一定),计算过筛骨料重量及百分比。
混凝土的强度与耐久性要求越高,过筛骨料(即破碎损失的骨料)的比例就要越低。例如,如果混凝土的圆柱体抗压强度要求为60MPa,则洛杉矶实验中骨料损失比例就不能超过30%。
4、3 骨料的级配
骨料的颗粒种类与级配(Grading)紧密相关,即从最细材料到中等颗粒、粗颗粒的骨料粒径分布情况。通俗地讲,骨料级配应该较好(尽管不要求最好),只有这样,细颗粒才能填充粗颗粒之间的空隙,这有利于减少骨料骨架中的空隙率。这些空隙又被水泥浆填充,水泥浆硬化后,就将原本松散的骨料颗粒连接成为整体,即像岩石一样坚硬的混凝土。
级配与以下三个不同方面有关:
●首先就是由筛分分析(Sieve Analysis)得到的颗粒粒径分布(Particle Size Distribution);
●第二就是选择理想级配(Ideal Grading)的准则;
●第三就是调整骨料级配,获得最佳级配(Optimal Grading)分布。
4.3.1 筛分分析
为了确定骨料的颗粒粒径分布,就需要采用标准筛(因各国标准的不同而不同,表4、1中所列出各筛的孔径就是按欧洲规范制定的)对骨料样品进行筛分,确定一定粒径范围内骨料
的比例。这些筛按照筛孔尺寸由小到大层层叠起,振动后(图4、5),骨料颗粒便依次落入各筛中,按粒径范围大小分成几部分。称取每部分的重量,并计算它们的百分比含量,将计算结果列
、粗骨料 （一）概念：凡混凝土中颗粒粒径大于5的骨料称为粗骨料。 建筑工程中常用的粗骨料一般有两种：卵石和碎石。比较同等条件下，谁配制出的混凝土强度大？答案：碎石。碎石是经过人工或机械破碎而成；卵石是天然岩石经风化而成。因为碎石的表面粗糙，与水泥石粘接度大；颗粒均匀，且坚固；不含杂质，清洁度好；针、片状含量少，所以，配制出来的混凝土强度大。 （二）混凝土用粗骨料的质量要求 1、粗骨料中含的泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机物是有害杂质。它们的危害与在细骨料中的相同。它们的含量一般应符合表6-3中规定。
2、形状：粗骨料成圆柱形或立方体的好，针、片状含量必须满足表6-3中规定
针状颗粒：凡颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2. 4 倍的为针状颗粒。 片状颗粒：凡颗粒的厚度小于平均粒径0. 4 倍为片状颗粒。 平均粒径：该粒级上、下限粒径的平均值。 3 、颗粒级配 粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时，其比表面积减小，混凝土的水泥用量也减少。因此，粗骨料的最大粒径应在满足技术要求的条件下，尽量选得大些。试验研究表明，骨料的最大粒径与构件的截面尺寸、混凝土的强度、水泥用量和施工工艺等有关。 为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。 （1 ）用岩石立方体强度表示粗骨料强度。是将岩石制成 5 c m X 5cm X 5cm的立方体（或直径与高均为5cm的圆柱体）试件，在水饱和状态下，其抗压强度（MPa）与设计要求的混凝土强度等级之比，作为碎石或碎卵石的指标，根据JG53—92 规定不应小于1. 5。 （ 2 ）用压碎指标表示粗骨料的强度时，是将一定质量气干状态下10?2 0mm石子装入一定规格的圆筒内,在压力机上施加荷载到200KN,
混凝土等级与级配的关系Newly compiled on November 23, 2020
混凝土等级与级配 ★混凝土强度等级选用范围 不同的建筑工程，不同的部位常采用不同强度等级的混凝土，在我国混凝土工程目前水平情况下， 一般选用范围如下： ①C10～C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。②C20～C25——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构；③C25～C30——用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等； ④C40～C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等，用于25～30层； ⑤C50～C60——用于30层至60层以上高层建筑；⑥C60～C80——用于高层建筑，采用高性能混凝土；⑦C80～C120——采用超高强混凝土于高层建筑。将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。 ★各种级配混凝土使用的粗骨料粒径范围：一级配：5～20mm，最大粒径20mm；二级配：5～20mm、20～40mm，最大粒径40mm；三级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm，最大粒径80mm； 四级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～120mm，最大粒径120mm。 混凝土中有粗骨料（碎石）和细骨料（砂），混凝土的级配就是按照碎石的级配来划分的。水工建筑物中常用的应该是二级配和三级配混凝土，二级配一般是一些薄壁钢筋混凝土结构，还有 就是泵送混凝土一般要求二级配。三级配一般用于大体积混凝土。
等级是结构强度需要，级配是施工工艺、经济性、温控需要；可以采用多级配就一般不用二级配，这是强调经济性；泵送混凝土和非大体积混凝土只能采用一、二级配，这是工艺要求；混凝土重力坝、拱 坝采用四级配，这是温控和经济性要求。
4混凝土用骨料 4.1概述 4.1.1骨料的分类及成因 骨料也称集料，在混凝土中起骨架作用。由于骨料具有一定的强度，而且分布范围广，取材容易，加工方便，价格低廉，所以在混凝土施工中得到广泛应用。配制混凝土采用的骨料通常有砂、碎石或卵石。骨料的分类如下： 按粒径区分，粒径在0.l5mm至4.75mm之间为细骨料，如砂；粒径大于4.75mm为粗骨料，如碎石和卵石。 按密度区分，绝干密度2.3t/m3以下，烧成的人造轻骨料与火山渣为轻骨料；绝干密度在2.3-2.8t/m3左右，通常混凝土用的天然骨料及人造骨料为普通骨料；绝干密度2.9 t/m3以上，多者达4.0 t/m3以上为重骨料。 按成因区分为：天然骨料，象砂、卵石；人造骨料，象机制砂、碎石、碎卵石、高炉矿渣等。 生成骨料的岩石有火成岩、沉积岩与变质岩三大类。火成岩中常用的有花岗岩，沉积岩中常用的有凝灰岩、石灰岩，变质岩中常用的有大理岩。骨料中常见有害作用的矿物有云母、泥及泥块等，云母吸水率高，强度及抗磨性差。 4.1.2骨料的强度 骨料的强度来自岩石母体，在我国JGJ53-92中规定，采用50mm的立方体试件或φ50mm×H50mm 圆柱体，在饱和状态下测定其抗压强度。火成岩强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。水成岩包括石灰岩、砂岩等，变质岩包括片麻岩、石英岩等。深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄揽岩，喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。碎石或卵石抵抗压碎的能力称为压碎指标值，骨料在生产过程中用压碎指标值测定仪来测压碎值，以间接反映岩石的强度。 对于普通混凝土，不同品种、不同强度骨料对混凝土强度的影响很小，但对高强混凝土，骨料的差别对强度的影响很大。混凝土强度等级为C60以上时，应进行岩石抗压试验。岩石抗压强度应为混凝土强度1.5倍以上。 混凝土的强度受水泥浆与骨料黏结强度的影响。骨料具有足够的强度时，混凝土强度不受骨料强度的影响。碎石与水泥浆的黏结面积大，黏结强度高，故比用河卵石配制的混凝土抗压强度高。 1
粗骨料 粗骨料在混凝土的组织结构中起骨架作用，对混凝土强度起重要作用。在普通混凝土中，质地致密的天然卵石和人工碎石，一般都具有足够的强度，因此，在经验公式中，混凝土强度仅与水泥强度冰灰比和骨料颗粒形状有关，而与骨料矿物成分等无关。但对于高强混凝土，由于水灰比的减小，混凝土中水泥石强度显著提高，骨科性能将对混凝土强度产生很大影响。 试验证明，在水泥砂浆相同的条件下，骨料品种不同时，混凝土强度有很大差异。尤其是当水灰比较小，砂浆强度较高时，混凝土强度的差别更大。 试验还表明，骨料一砂浆界面的粘结抗拉强度均低于砂浆抗拉强度，这表明骨料一砂浆界面为混凝土内最薄弱部位。对于同一种骨料，界面粘结强度随砂浆抗拉强度的提高而提高；对于不同的骨料，在水泥砂浆相当的条件下，骨料—砂浆界面粘结强度有很大差别。这表明骨料一砂浆界面粘结强度取决于水泥和骨料两方面的性质。当骨料表面与水泥砂浆之间有良好的物理吸附及化学吸附时，界面牯结强度较高；当骨料表面性状不良或水泥砂浆强度较低时，则界面粘结强度降低。界面粘结强度影响混凝土抗压强度。 骨料弹性模量亦影响混凝土强度。骨料弹性模量越大，骨料在混凝土内的骨架作用也越大，即受力时骨料所受应力比例越大，当然骨科一砂浆界面的拉应力及剪应力也越大。因此，骨料的弹性模量过大和过小都对提高混凝土强度不利，骨料的强度和弹性模量应与骨料一砂浆界面粘结强度相匹配。为了提高混凝土强度，应同时从提高界面粘结强度和提高骨料强度两方面着手。 综上所述，在配制高强混凝土时应选用质地坚硬的粗骨料，其抗压强度不应小于混凝土的强度亦有影响，一般随粒舱的增大，逐步降原因是大颗粒骨料内部有缺陷的机会 太，肼小颗粒者则较致密，而且能增加与砂浆的粘结面积，且界面受，较均匀。因此，对于高强混凝土宜将粗骨料的最大粒径控制在25mm以上 粗骨料的针、片状颗粒含量也影响混凝土的强度，且对泵送施工也有影响。在配制大于c50、不大于060高强混凝土时，粗骨料中针、片状颗粒含量不应大于10%，压碎指标值不应大于12%;配制大于060、不大于080高强混凝土时，针、片状颗粒台量不应大于5%、压碎指标值不应大于7%。
焦作工学院学报 (自然科学版 , 第 23卷 , 第 3期 , 2004年 5月 Journal of Jiaozuo Institute of Technology (Natural Science , Vol 123, No 13, May 2004 粗骨料颗粒级配对混凝土强度的影响 王雨利 , 管学茂 , 潘启东 , 廖建国 (焦作工学院资源与材料工程系 , 河南焦作 454000 摘要 :分析了粗骨料的最大粒径、 , 特征和颗粒形状、强度对混凝土性能的影响 . 性能有较大的影响 , , 高性能混凝 关键词 :粗骨料 : :A 文章编号:1007Ο7332(2004 03Ο0213Ο03 粒径在 5, 即石子 . 粗骨料是混凝土的主要组成材料 , 其特征和性能直接 影响和决定着混凝土的性能 . 粗骨料在混凝土中约占 70%, 是混凝土的主要组成成 分 . 本文就粗骨料的物理性质对混凝土性能的影响分析如下 . 1最大粒径 石子的粒径越大 , 其比表面积相应减小 , 因此所需的水泥浆量相应减少 , 在一 定的和易性和水泥用量的条件下 , 则能减少用水量而提高混凝土强度 , 从这个意义上说 , 石子的粒径应尽量选用大一些的 [1]. 但并不是粒径越大越好 , 一是粒径越大 , 颗粒内部缺陷存在的机率越大 ; 二是粒径越大 , 颗粒在混凝土拌合中下沉速度越 快 , 造成混凝土内颗粒分布不均匀 , 进而使硬化后的混凝土强度降低 , 特别是流动性较大的泵送混凝土更加明显 . 在普通混凝土中 , 碎石的最大粒径是根据构件的截
面尺寸和钢筋间距来确定 , 粒径的大小对强度影响不大 . 对此 , 我们做了实验 , 其实验结果如表 1. 表 1 C20级混凝土实验结果 Tab 11 The experiment result of C20 concrete 序号W ΠC 配合比 水泥∶砂∶碎石 水泥用量 Π(kg ? m -3 外加剂 Π% 砂率 Π% 粗骨料Πmm 5~20 20~40 40~60
6.2.4粗骨料、水 一、粗骨料 （一）概念：凡混凝土中颗粒粒径大于5的骨料称为粗骨料。 建筑工程中常用的粗骨料一般有两种：卵石和碎石。比较同等条件下，谁配制出的混凝土强度大？答案：碎石。碎石是经过人工或机械破碎而成；卵石是天然岩石经风化而成。因为碎石的表面粗糙，与水泥石粘接度大；颗粒均匀，且坚固；不含杂质，清洁度好；针、片状含量少，所以，配制出来的混凝土强度大。 （二）混凝土用粗骨料的质量要求 1、粗骨料中含的泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机物是有害杂质。它们的危害与在细骨料中的相同。它们的含量一般应符合表6-3中规定。 表6-3混凝土用粗骨料的质量要求
2、形状：粗骨料成圆柱形或立方体的好，针、片状含量必须满足表6-3中规定。 针状颗粒：凡颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径 2.4倍的为针状颗粒。 片状颗粒：凡颗粒的厚度小于平均粒径0.4倍为片状颗粒。 平均粒径：该粒级上、下限粒径的平均值。 3、颗粒级配
粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时，其比表面积减小，混凝土的水泥用量也减少。因此，粗骨料的最大粒径应在满足技术要求的条件下，尽量选得大些。试验研究表明，骨料的最大粒径与构件的截面尺寸、混凝土的强度、水泥用量和施工工艺等有关。 为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。 （1）用岩石立方体强度表示粗骨料强度。是将岩石制成5c m×5c m×5c m的立方体（或直径与高均为5c m的圆柱体）试件，在水饱和状态下，其抗压强度（M P a）与设计要求的混凝土强度等级之比，作为碎石或碎卵石的指标，根据J G53—92规定不应小于 1.5。 （2）用压碎指标表示粗骨料的强度时，是将一定质量气干状态下10～20m m石子装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷载到200K N，卸荷后称取试样质量（m0），用孔径为 2.5m m 筛筛除压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1）。 二、拌和用水与养护用水
目次 前言................................................................................................................................................. I 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和符号 (1) 4 分类与等级 (3) 5 要求 (3) 6 试验方法 (6) 7 检验规则 (8) 8 标志、贮存和运输 (8) 附录 A （规范性附录）粗骨料不规则颗粒含量试验方法 (10) 附录 B （规范性附录）人工砂片状颗粒含量试验方法 (12) 附录 C （规范性附录）石粉亚甲蓝值试验 (14) 附录 D （规范性附录）石粉流动度比试验 (16) 附录 E （规范性附录）人工砂需水量比试验 (18) 附录 F （规范性附录）粗骨料的氯化物含量试验 (19)
高性能混凝土用骨料 1 范围 本标准规定了高性能混凝土用骨料的术语和符号、分类与等级、要求、试验方法、检验规则、标志、贮存和运输等。 本标准适用于建设工程中配制高性能混凝土用的骨料，不包括轻骨料和重骨料等特殊骨料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 601 化学试剂标准滴定溶液的制备 GB/T 602 化学试剂杂质测定用标准溶液的制备 GB/T 2419 水泥胶砂流动度测定方法 GB 6566 建筑材料放射性核素限量 GB 8076 混凝土外加剂 GB/T 14684 建设用砂 GB/T 14685 建设用卵石、碎石 GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法（ISO法） GB/T 50733 预防混凝土碱骨料反应技术规范 JG/T 223 聚羧酸系高性能减水剂 3 术语和符号 下列术语和符号适用于本文件。 3.1术语 3.1.1高性能混凝土high performance concrete 以建设工程设计和施工对混凝土性能特定要求为总体目标，选用优质常规原材料，合理掺加外加剂和矿物掺合料，采用较低水胶比并优化配合比，通过绿色预拌生产方式以及严格的施工措施，制成具有优异的拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能的混凝土。 3.1.2骨料aggregate 在混凝土中起骨架、填充和稳定体积作用的岩石颗粒等粒状松散材料。 3.1.3粗骨料（石）coarse aggregate 粒径大于4.75mm的岩石颗粒，包括卵石和碎石。 3.1.4卵石pebble 由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。
混凝土等级与级配的关系 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
混凝土等级与级配 ★混凝土强度等级选用范围 不同的建筑工程，不同的部位常采用不同强度等级的混凝土，在我国混凝土工程目前水平情况下， 一般选用范围如下： ①C10～C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。②C20～C25——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构；③C25～C30——用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等； ④C40～C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等，用于25～30层； ⑤C50～C60——用于30层至60层以上高层建筑；⑥C60～C80——用于高层建筑，采用高性能混凝土；⑦C80～C120——采用超高强混凝土于高层建筑。将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。 ★各种级配混凝土使用的粗骨料粒径范围：一级配：5～20mm，最大粒径20mm；二级配：5～20mm、20～40mm，最大粒径40mm；三级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm，最大粒径80mm； 四级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～120mm，最大粒径120mm。 混凝土中有粗骨料（碎石）和细骨料（砂），混凝土的级配就是按照碎石的级配来划分的。水工建筑物中常用的应该是二级配和三级配混凝土，二级配一般是一些薄壁钢筋混凝土结构，还有 就是泵送混凝土一般要求二级配。三级配一般用于大体积混凝土。 等级是结构强度需要，级配是施工工艺、经济性、温控需要；可以采用多级配就一般不用二级配，这是强调经济性；泵送混凝土和非大体积混凝土只能采用一、二级配，这是工艺要求；混凝土重力坝、拱 坝采用四级配，这是温控和经济性要求。
一、粗骨料 （一）概念：凡混凝土中颗粒粒径大于5的骨料称为粗骨料。 建筑工程中常用的粗骨料一般有两种：卵石和碎石。比较同等条件下，谁配制出的混凝土强度大？答案：碎石。碎石是经过人工或机械破碎而成；卵石是天然岩石经风化而成。因为碎石的表面粗糙，与水泥石粘接度大；颗粒均匀，且坚固；不含杂质，清洁度好；针、片状含量少，所以，配制出来的混凝土强度大。 （二）混凝土用粗骨料的质量要求 1、粗骨料中含的泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机物是有害杂质。它们的危害与在细骨料中的相同。它们的含量一般应符合表6-3中规定。 表6-3混凝土用粗骨料的质量要求
2、形状：粗骨料成圆柱形或立方体的好，针、片状含量必须满足表6-3中规定。 针状颗粒：凡颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径倍的为针状颗粒。 片状颗粒：凡颗粒的厚度小于平均粒径倍为片状颗粒。 平均粒径：该粒级上、下限粒径的平均值。 3、颗粒级配 粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时，其比表面积减小，混凝土的水泥用量也减少。因此，粗骨料的最大粒径应在满足技术要求的条件下，尽量选得大些。
试验研究表明，骨料的最大粒径与构件的截面尺寸、混凝土的强度、水泥用量和施工工艺等有关。 为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。 （1）用岩石立方体强度表示粗骨料强度。是将岩石制成5c m×5c m×5c m的立方体（或直径与高均为5c m的圆柱体）试件，在水饱和状态下，其抗压强度（M P a）与设计要求的混凝土强度等级之比，作为碎石或碎卵石的指标，根据J G53—92规定不应小于。 （2）用压碎指标表示粗骨料的强度时，是将一定质量气干状态下10～20m m石子装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷载到200K N，卸荷后称取试样质量（m0），用孔径为筛筛除压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1）。 二、拌和用水与养护用水 1、宜采用饮用水。 2、其他水应经过检验才能使用。
6. 2. 4粗骨料、水 一、粗骨料 （一）概念：凡混凝土中颗粒粒径大于5的骨料称为粗骨料。 建筑工程中常用的粗骨料一般有两种：卵石和碎石。比较同等条件下，谁配制出的混凝土强度大？答案：碎石。碎石是经过人工或机械破碎而成；卵石是天然岩石经风化而成。因为碎石的表面粗糙，与水泥石粘接度大；颗粒均匀，且坚固；不含杂质，清洁度好；针、片状含量少，所以，配制出来的混凝土强度大。 （二）混凝土用粗骨料的质量要求 1、粗骨料中含的泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机物是有害杂质。它们的危害与在细骨料中的相同。它们的含量一般应符合表6-3中规定。 表6-3混凝土用粗骨料的质量要求
酸盐含量 （折算为 50,按质量 计）/ % 2、形状：粗骨料成圆柱形或立方体的好，针、片状含量必须满足表6-3中规定。 针状颗粒：凡颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍的为针状颗粒片状颗粒：凡颗粒的厚度小于平均粒径0. 4倍为片状颗粒。 平均粒径：该粒级上、下限粒径的平均值。 3、颗粒级配 粗骨料中公称粒级的上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时，其比表面积减小，混凝土的水泥用量也减少。因此，粗骨料的最大粒
径应在满足技术要求的条件下，尽量选得大些。试验研究表明，骨料的最大粒径与构件的截面尺寸、混凝土的强度、水泥用量和施工工艺等有关。 为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。 (1)用岩石立方体强度表示粗骨料强度。是将岩石制成5cm x 5cm X5cm的立方体(或直径与高均为5cm的圆柱体)试件，在水饱和状态下，其抗压强度(MPa)与设计要求的混凝土强度等级之比，作为碎石或碎卵石的指标，根据JG53—92 规定不应小于 1. 5。 (2)用压碎指标表示粗骨料的强度时，是将一定质量气干状态下10?20mm石子装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加荷载到200KN,卸荷后称取试样质量(m b)，用孔径为2. 5 mm 筛筛除压碎的细粒，称取试样的筛余量 ( m1) 。 二、拌和用水与养护用水 1、宜采用饮用水。 2、其他水应经过检验才能使用。
粗骨料对混凝土性能的影响 郭福安 摘要:混凝土是目前最大宗的建筑材料，而粗骨料作为混凝土的重要组成材料之一,其性能将对混凝土性能产生不可忽略的影响。该文通过对国内外相关研究成果的整理、分析,概括总结粗骨料对混凝土性能影响的研究现状,并提出了存在的问题,为进一步改善混凝土性能提供参考和依据并为HPC配合比的优化设计奠定基础。 关键词:粗骨料;混凝土;化学成分;形貌;级配;性能影响 引言 混凝土是目前最大宗的建筑材料［1］，它是一种多相复合材料，其强度取决于水泥石、粗骨料以及粗骨料与水泥石之间的界面强度。粗骨料是混凝土的骨架，据统计，粗骨料可占混凝土体积的50%～70%，它会影响新拌混凝土的流变性以及硬化混凝土的力学性能和耐久性［2］。近年来，由于天然砂资源短缺，人们加强了对细骨料的研究，使机制砂的生产与使用得到迅速发展［3］，但是对于粗骨料仍然没有给予足够的重视。现在随着混凝土工程的超高层化和大型化，高强混凝土的使用越来越广泛，而在高强混凝土中，粗骨料相对来说才是薄弱环节［4－6］，粗骨料本身的特征，如种类、颗粒形状及大小、表面特征和级配，无论是对新拌混凝土还是硬化后混凝土的性能都有着重要的影响。因此，有必要全面深入地探讨粗骨料的物理化学特性对混凝土性能的影响。 1粗骨料在混凝土中的作用 粗骨料是混凝土的重要组成部分，原来人们认为粗骨料是一种惰性材料，通过水泥浆的粘结作用与水泥砂浆构成混凝土。实际上粗骨料并不是没有活性的，它的物理化学性质都会对混凝土的性能产生影响［7］美国着名混凝土专家Metha曾指出:“将粗骨料作为一种惰性填充材料应画上一个问号”。我们可以将国内外学者对粗骨料在混凝土中所起的作用的研究成果归纳为以下几点。 粗骨料的刚性骨架作用 在普通混凝土配合比设计中，一般认为粗骨料抗压强度应为混凝土设计强度的2倍左右，不得低于设计强度的倍［8］，粗骨料的强度和弹性模量通常要比水泥石高，其耐久性和体积稳定性也是混凝土各组分中最好的，而且粗骨料体积超过混凝土体积的一半，因此粗骨料在混凝土中起着刚性骨架的作用。在混凝土承受压荷载时，其内部由粗骨料传递应力，当混凝土在外荷载作用下发生破坏时，裂缝很难贯穿粗骨料而是绕过粗骨料在骨料周围出现，这样在一定的条件下，混凝土破坏时可能会吸收更高的
混凝土等级与级配 ★混凝土强度等级选用范围 不同的建筑工程，不同的部位常采用不同强度等级的混凝土，在我国混凝土工程目前水平情况下， 一般选用范围如下： ①C10～C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。②C20～C25——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构；③C25～C30——用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等； ④C40～C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等，用于25～30层； ⑤C50～C60——用于30层至60层以上高层建筑；⑥C60～C80——用于高层建筑，采用高性能混凝土；⑦C80～C120——采用超高强混凝土于高层建筑。将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。 ★各种级配混凝土使用的粗骨料粒径范围：一级配：5～20mm，最大粒径20mm；二级配：5～20mm、20～40mm，最大粒径40mm；三级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm，最大粒径80mm； 四级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～120mm，最大粒径120mm。 混凝土中有粗骨料（碎石）和细骨料（砂），混凝土的级配就是按照碎石的级配来划分的。水工建筑物中常用的应该是二级配和三级配混凝土，二级配一般是一些薄壁钢筋混凝土结构，还有 就是泵送混凝土一般要求二级配。三级配一般用于大体积混凝土。 等级是结构强度需要，级配是施工工艺、经济性、温控需要；可以采用多级配就一般不用二级配，这是强调经济性；泵送混凝土和非大体积混凝土只能采用一、二级配，这是工
艺要求；混凝土重力坝、拱 坝采用四级配，这是温控和经济性要求。
第4章骨料 4.1 骨料的作用 骨料(Aggregate)是粒形材料，通常不具备化学活性，分散在整个水泥浆基体中。由于骨料价格远低于水泥，因而主要用于降低混凝土成本。然而，从定量分析的角度出发，骨料也起着重要的作用：它们占去了混凝土体积的2/3~3/4 ，有利于保证混凝土的体积稳定性(第15章)和耐久性(第11章)。而且，骨料对高强混凝土的影响很大。 骨料最明显的特征是其颗粒形状，实际上骨料是由很多的松散颗粒组成(图4.1)。如果颗粒粒径小于4 ~5mm，则称之为砂(Sand)；如果颗粒粒径大于4~5mm，则称之为粗骨料(Coarse Aggregate)。还可以将骨料分为砾石(Gravel，天然骨料)和碎石(Crushed Stone，人工骨料)。砾石通常从河道中开采而得，圆形、表面光滑；破碎骨料由岩石破碎而得，无规则状、表面粗糙。在没有特殊说明的情况下，术语“骨料”包含细骨料(砂)和粗骨料(砾石或碎石)。 图4.1 砂、砾石和碎石 骨料的另一个重要特征是颗粒中存在连通孔隙。骨料的孔隙率影响其吸水特性，进而影响新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的性能，如强度和抗冻耐久性。 在随后的内容中，首先介绍骨料的选用准则，然后是骨料的级配要求及参数，最后是骨料的吸水特性。 4.2 骨料的选用准则 并不是所有的骨料(包括天然骨料和由岩石破碎加工而成的人工骨料)都适用于混凝土 结构。对于骨料，还有很多基本要求，如果满足不了这些要求，即使不是暴露在侵蚀性环境，混凝土也可能劣化。这些要求包括骨料中不能含有会减少混凝土耐久性的有害物质。 有害物质包括氯化物、硫酸盐、碱-活性硅、黏土及有机杂质。而且，骨料还必须具备良好的抗冻耐久性，这点要求骨料中的空隙要少，而隧石、页岩以及一些多孔的石灰岩往往不能满足该要求。 在骨料第一次用于混凝土或者在缺少以往经验时，至少要对骨料中有害物质和抗冻行为进行一次检测。一旦确定该骨料可以用于混凝土中，如果骨料没有其他的问题(例如骨料供应源有了改变)，每年还至少要对骨料重复检测两次。 4.2.1 氯化物 骨料中氯化物(Chloride)的含量极限(0.05%)与钢筋腐蚀风险密切相关。在素混凝土(不含增强钢筋)中除非由于混凝土结构在干湿交替条件下盐沉积致使表面损伤(风化，Effiorescence)，骨料即使含有氯化物也不会存在任何严重劣化风险。也有一些例外，比如被氯化物污染的骨料―海砂。理论上，海砂只有在经过一系列的清洗，将水溶性盐(如NaCl)除去之后，才能用作混凝土细骨料。 4.2.2 硫酸盐
一、压碎值要求：预拌混凝土一般采用花岗岩，石灰石、石英石等材质人工碎石，碎石风化石和软弱颗粒含量不能太高，具体用压碎指标值试验进行测量，压碎指标值在6%-12%最好，太低碎石材质过硬，破碎出来颗粒形状不好，太高满足不了硬度要求； 二、粒径大小要求：商混站泵送混凝土较多，为便于泵送施工，一般使用粒径为5-20mm或5-25mm连续级配碎石，一般采用5-10mm粒径碎石和10-20粒径碎石掺配成5-20或5-25连续级配要求，具体掺配比例通过碎石筛分试验和孔隙率试验决定，一般为3:7； 三、颗粒形状要求：预拌混凝土碎石形状标准用针、片状颗粒含量衡量，即碎石中针状和片状的颗粒含量，C30-C55的混凝土要求针、片状颗粒含量小于15%，用用针片状颗粒含量试验测量； 四、洁净度要求：商混用碎石的含泥量要求1%，泥块含量要求低于%，并尽量不含石粉； 五、下面是以上要求的具体试验方法： 碎石或卵石取样及试样准备方法
一、依据标准：《普通混凝土用碎石质量标准及检验方法》（JGJ52-2006）。 二、每验收批取样方法：1、在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。 取样前先将取样部位表层铲除，然后由各部位抽取大致相等的石子16份，组成一组样品。2、从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处用接料器定时抽取8份石子，组成一组样品。3、从汽车上取样时，应从不同部位和深度抽取大致相等石子16份，组成一组样品。 三、若检验不合格，应重新取样，对不合格项进行加倍复验，若仍不能满足标准要求，应按不合格品处理。 四、每组样品的取样数量：1、对单一项试验，所需碎石或卵石的最小取样数量（Kg），应符合下表规定： 2、须作几项试验时，如确能保证样品经一项试验后不致影响另
混凝土用砂、石等骨料实验 实验报告 学号： 2010010131 班号：结 02 实验日期： 2011.11.16 实验者：陈伟 同组人：吴一然 建筑材料第三次实验
一、 实验目的 1、 学习砂筛分析和石子捣实密度的试验方法； 2、 通过砂的筛分析实验，判断砂的粗、细和砂的级配是否合格； 3、了解石子的针、片状颗粒含量、压碎指标松堆密度等试验方法； 4、了解轻骨料的筒压强度测试方法。 二、 实验内容 1、砂表观密度测定； 2、砂筛分析试验； 3、石子捣实密度试验； 4、石子针状、片状颗粒含量测定（演示）； 5、石子压碎指标测定（演示）； 6、轻骨料筒压强度试验（演示）。 三、 实验原理 1、 表观密度的定义： 包含闭孔体积在内的单位体积的质量,称材料的表观密度。（单位：g/cm 3 ），如果两 次实验结果的平均值作为测定值，如两次结果之差大于0.02g/cm 3 ，应重新进行实验。 2、 细度模数： 砂的粗细程度用通过累计筛余百分比计算的细度模数（M x ）表示，其计算公式为 （1） 式中，A1、A2……A6分别为5.00、2.50……0.160 mm 孔筛上的累计筛余 百分率； （2） 砂按细度模数(Mx)分粗、中、细和特细四种规格，由所测细度模数按规定 评定该砂样的粗细程度； （3）用M x =3.7~3.1为粗砂，3.0~2.3为中砂，2.2~1.6为细砂，1.5~0.7为特细砂来 评定该砂的粗细程度。并根据0.630mm 筛所在的区间判断砂子属于哪个区累计筛余百分比在85%~71%的属于Ⅰ区，在70%~41%的属于Ⅱ区，在40%~16%的属于Ⅲ区。 1165432 1005)(A A A A A A A M x --++++=
混凝土强度等级,级配、粗骨料粒径选用范围 ★不同的建筑工程，不同的部位常采用不同强度等级的混凝土，在我国混凝土工程目前水平情况下，一般选用范围如下： ①C10～C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。 ②C20～C25——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构； ③C25～C30——用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等； ④C40～C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等，用于25～30层； ⑤C50～C60——用于30层至60层以上高层建筑； ⑥C60～C80——用于高层建筑，采用高性能混凝土； ⑦C80～C120——采用超高强混凝土于高层建筑。??将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。 ★各种级配混凝土使用的粗骨料粒径范围： 一级配：5～20mm，最大粒径20mm； 二级配：5～20mm、20～40mm，最大粒径40mm； 三级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm，最大粒径80mm； 四级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～120mm，最大粒径120mm。混凝土中有粗骨料（碎石）和细骨料（砂），混凝土的级配就是按照碎石的级配来划分的。 ★水工建筑物中常用的是二级配和三级配混凝土。 二级配一般是一些薄壁钢筋混凝土结构，还有就是泵送混凝土一般要求二级配。三级配一般用于大体积混凝土。 等级是结构强度需要，级配是施工工艺、经济性、温控需要；可以采用多级配就一般不用二级配，这是强调经济性；泵送混凝土和非大体积混凝土只能采用一、二级配，这是工艺要求；混凝土重力坝、拱坝采用四级配，这是温控和经济性要求。
粗骨料对混凝土性能的影响 郭福安201306225 摘要:混凝土是目前最大宗的建筑材料，而粗骨料作为混凝土的重要组成材料之一, 其性能将对混凝土性能产生不可忽略的影响。该文通过对国内外相关研究成果的整理、分析, 概括总结粗骨料对混凝土性能影响的研究现状,并提出了存在的问题, 为进一步改善混凝土性能提供参考和依据并为HPC配合比的优化设计奠定基础。 关键词: 粗骨料; 混凝土;化学成分;形貌;级配; 性能影响 引言 混凝土是目前最大宗的建筑材料［1］，它是一种多相复合材料，其强度取决于水泥石、粗骨料以及粗骨料与水泥石之间的界面强度。粗骨料是混凝土的骨架，据统计，粗骨料可占混凝土体积的50%-70%它会影响新拌混凝土的流变性以及硬化混凝土的力学性能和耐久性：2：0近年来，由于天然砂资源短缺，人们加强了对细骨料的研究，使机制砂的生产与使用得到迅速发展［3］，但是对于粗骨料仍然没有给予足够的重视0现在随着混凝土工程的超高层化和大型化，高强混凝土的使用越来越广泛，而在高强混凝土中，粗骨料相对来说才是薄弱环节［4－6］，粗骨料本身的特征，如种类、颗粒形状及大小、表面特征和级配，无论是对新拌混凝土还是硬化后混凝土的性能都有着重要的影响0 因此，有必要全面深入地探讨粗骨料的物理化学特性对混凝土性能的影响0 1 粗骨料在混凝土中的作用 粗骨料是混凝土的重要组成部分，原来人们认为粗骨料是一种惰性材料，通过水泥浆的粘结作用与水泥砂浆构成混凝土0 实际上粗骨料并不是没有活性的，它的物理化学性质都会对混凝土的性能产生影响：门美国著名混凝土专家Metha曾指出：“将粗骨料作为一种惰性填充材料应画上一个问号”0 我们可以将国内外学者对粗骨料在混凝土中所起的作用的研究成果归纳为以下几点0 1.1 粗骨料的刚性骨架作用 在普通混凝土配合比设计中，一般认为粗骨料抗压强度应为混凝土设计强度的 2 倍左右， 不得低于设计强度的 1.5 倍［8］，粗骨料的强度和弹性模量通常要比水泥石高，其耐久性和体积稳定性也是混凝土各组分中最好的，而且粗骨料体积超过混凝土体积的一半，因此粗骨料在混凝土中起着刚性骨架的作用0 在混凝土承受压荷载时，其内部由粗骨料传递应力，当混凝土在外荷载作用下发生破坏时，裂缝很难贯穿粗骨料而是绕过粗骨料在骨料周围出现，这样在一定的条件下，混凝土破坏时可能会吸收更高的能量，从而提高混凝土的强度0 粗骨料的这种作用不仅可以提高混凝土的强度，而且还可提高混凝土的弹模，减小荷载作用下的变形，改善混凝土的变形性，使得混凝土比水泥砂浆的体积稳定性和耐久性更好[9]。
混凝土细骨料试验 一、砂的筛分析测定 （一）试验目的 测定砂的颗粒级配，计算砂的细度模数，评定砂的粗细程度。 （二）主要仪器 1．标准筛：4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm、方孔筛及筛底、盖各一个； 2．天平：称量1kg，感量1g； 3．烘箱：能恒温105±5 ℃，； 4．摇振机、大小浅盘、毛刷、容器等。 （三）试验所需材料 砂子：500g。 （四）试验步骤 1．取回试样，用四分法缩取约5kg作为分析检验的试样（其余约25kg留作表观密度、堆积密度测定用）。先将试样筛除大于9.5mm颗粒，并记录其含量百分率。如试样中的尘屑淤泥和粘土的含量超过5%，应先用水洗机净，然后于自然湿润状态下充分拌匀。用四分法缩取每份不少于550g的试样两份。将两份试样分别于温度为105±5 0 C的烘箱中烘至恒重，冷却至室温后备用。 2．准确称取烘干试样500g。精确至1g。 3．将孔径为4.75mm、2.36 mm、1.18 mm、0.60 mm、0.30 mm、0.15 mm的标准筛,按孔径大小顺序叠置，孔径最大的放在最上—层，加底盘后，将试样倒入最上层4.75mm筛内，加盖后，置于捣筛机上摇筛约10min（可用手筛）。 4．按孔径从大至小，逐个用手于洁净的盘上进行筛分。各号筛均须筛至每分钟通过量不超过试样总重的0.1%时为止，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，当全部筛分完毕时，各号筛的筛余量均不得超过200g，如超过此数，应将该筛余试样分为两份，分别继续筛分，并以其量之和作为该号筛的筛余量。 5．称量各号筛的筛余试样重量（精确至1g）。分计筛余量和底盘中剩余重量的总和与筛分前的试样总量相比，其差值不得超过1%。 （五）试验结果 1．分计筛余百分率：各号筛上的筛余量除以试样总重量的百分率（精确至0.1%）。2．累计筛余百分率：该号筛上分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛上分计筛余百分率的总和（精确至0.1%）。 3．根据各筛余百分率，计算累计筛余百分率，绘制筛分曲线，评定该试样的颗粒级配。4．按下列公式计算细度模数Mx（精确至0.01%）： 式中：A1……A6 依次为4.75mm、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm筛上的累计筛余百分率。 5．筛分析试验应用两份试样检验两次，并以两次试验结果的算术平均值作为检验结果。如两次试验所得的细度模数之差大于0.2，应重新进行试验。 二、砂的表观密度测定 (一)试验目的 测定砂的表观密度，即砂颗粒本身单位体积（包括内部封闭孔隙）的质量，为计算砂的空
6、2、4粗骨料、水 一、粗骨料 (一)概念:凡混凝土中颗粒粒径大于5得骨料称为粗骨料。 建筑工程中常用得粗骨料一般有两种:卵石与碎石。比较同等条件下,谁配制出得混凝土强度大？答案:碎石。碎石就是经过人工或机械破碎而成;卵石就是天然岩石经风化而成。因为碎石得表面粗糙,与水泥石粘接度大;颗粒均匀,且坚固;不含杂质,清洁度好;针、片状含量少,所以,配制出来得混凝土强度大。 (二)混凝土用粗骨料得质量要求 1、粗骨料中含得泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物与有机物就是有害杂质。它们得危害与在细骨料中得相同。它们得含量一般应符合表6-3中规定。 表6-3混凝土用粗骨料得质量要求
2、形状:粗骨料成圆柱形或立方体得好,针、片状含量必须满足表6-3中规定。 针状颗粒:凡颗粒得长度大于该颗粒所属粒级得平均粒径2、4倍得为针状颗粒。 片状颗粒:凡颗粒得厚度小于平均粒径0、4倍为片状颗粒。 平均粒径:该粒级上、下限粒径得平均值。 3、颗粒级配
粗骨料中公称粒级得上限称为最大粒径。当骨料粒径增大时,其比表面积减小,混凝土得水泥用量也减少。因此,粗骨料得最大粒径应在满足技术要求得条件下,尽量选得大些。试验研究表明,骨料得最大粒径与构件得截面尺寸、混凝土得强度、水泥用量与施工工艺等有关。 为保证混凝土得强度要求,粗骨料都必须就是质地致密、具有足够得强度。碎石或卵石得强度可用岩石立方体强度与压碎指标两种方法表示。 (1)用岩石立方体强度表示粗骨料强度。就是将岩石制成5c m×5c m×5c m得立方体(或直 径与高均为5c m得圆柱体)试件,在水饱与状态下,其抗压强度(M P a)与设计要求得混凝土强 度等级之比,作为碎石或碎卵石得指标,根据J G53—92规定不应小于1、5。 (2)用压碎指标表示粗骨料得强度时,就是将一定质量气干状态下10～20m m石子装入一定规格得圆筒内,在压力机上施加荷载到200K N,卸荷后称取试样质量(m0),用孔径为2、5m m筛筛除压碎得细粒,称取试样得筛余量(m1)。 二、拌与用水与养护用水 1、宜采用饮用水。
混凝土用骨料实验
一、实验目的: 1、掌握骨料孔隙、空隙的概念. 2、学会砂筛分析和石子捣实密度的试验方法. 3、了解骨料的（1）石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度 （2）轻骨料的桶压强度 二、实验内容 1、石子捣实密度试验 2、砂筛分析试验 3、砂表观密度测定 4、石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度（演示） 5、轻骨料的桶压强度（演示） 6、砂的含泥量（演示） 三、实验具体内容 1、石子捣实密度试验 （1）实验说明 a)通过对两种单粒级石子不同比例的搭配,观察其捣实密度的变化,画出石子比例和捣实密度的曲线 ,并进行分析； b)实验使用的石子是石灰岩碎石,粒径分别为5—10mm,10-20mm单粒级； c)所用容积升体积为10L； d)石子的称量总质量为20Kg。 （2）实验仪器 台秤(量程：50kg，精度50g)； 容量筒：容积为10升 （3）实验步骤 以“骨料粒径5~10mm：骨料粒径10~20mm=3：7”为例进行说明： (1) 称取容量筒自身的质量m1 (2) 分别称量6Kg粒径为5~10mm的骨料，及14Kg粒径为10~20mm的骨料。 (3) 将两种骨料放入大体积容器，进行搅拌，尽量将其搅拌均匀。 (4) 取搅拌均匀的骨料混合物，加入容量筒（10L）。用木槌敲打容量筒，将石子捣实。最后除去高处桶口表面的颗粒，使桶口平面凹陷与凸起面积基本相等。 (5) 将容积升置于电子称上，读出电子称示数m2. (6) 由容量筒中试样的质量(m2-m1)和容量筒的体积(V)计算捣实密度。 （4）实验结果及分析
曲线图如下 结果分析： （一）观察图像 由图像可知，细骨料5~10mm、粗骨料10~20mm两种骨料混合后，随着细骨料5~10mm所占比例的增大，捣实密度总体上呈现先增大后减小的趋势。细骨料质量占40%时，捣实密度达到最大值峰值接近1800 Kg/m3，在细骨料质量比例60%时，曲线出现波动。 （二）相关现象的解释 (1)对混合石子捣实密度先增后减的理解和解释： ①由单个粒径的石子组成的石子之间空隙比较大，通常我们以均匀球体进行假设，则不难想到，如果由粒径较小的石子填充到粒径较大的石子的空隙中时，在石子的表观体积不变的前提下，石子的质量会有所增加，这就直接导致石子的捣实密度的增加。当较小粒径石子过多时，多出来的较小粒径石子自己堆积，堆积密度小于2种碎石掺合的堆积密度。当较大粒径石子过多时，较小粒径石子不能完全填充较大粒径石子孔隙，捣实密度也会降低。 ②在我们的实验中石子有两种粒径的石子组成，根据上述原理，单粒径时捣实密度最小，混合粒径时捣实密度有所增加，和实验结果相符。 ③理论上混合石子捣实密度应随着细石的含量变化连续变化，此函数关系为一个单峰上凸函数，存在唯一的最大值点，但是由于实验中的实验数据较少，而且实验人员的称量手段不同等原因，实验的曲线体现出一定的不规律性，但是不影响我们对实验结论的验证。 在理论分析的基础上我们对实验数据进行适当的取舍，可以明显看出，60%这一组数据为异常点，舍去60%一组数据，那么实验结果将如下图所示。