(整理)混凝土用砂、石实验

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建筑材料试验报告

姓名： 同组人姓名：

学号： 实验课时间： 班级

实验名称： 混凝土用砂、石实验

1. 实验目的

1.1.掌握骨料孔隙、空隙的概念。

1.2.学会砂筛分析和石子捣实密度的试验方法。

1.3.了解骨料的⑴石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度；

⑵轻骨料的桶压强度。

2. 实验内容

2.1.石子的捣实密度

1.实验原理

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。

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。所用容积升体积为10L。石子的称重总质量为20Kg。

单级石子比例（骨料粒径5~10mm：骨料粒径10~20mm）分别为0：10、3：7、4：6、5：5、6：4、7：3、10：0

2.实验步骤

以“骨料粒径5~10mm：骨料粒径10~20mm=5：5”为例进行说明：

(1)分别称量10Kg粒径为5~10mm的骨料，及10Kg粒径为10~20mm的骨料。

(2)将两种骨料放入大体积容器，进行搅拌，尽量将其搅拌均匀。

(3)将容积升放在电子称上，并将电子称清零。

(4)取下容积升，取搅拌均匀的骨料混合物，加入容积升（10L）。用木槌敲打容积升，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m即为此比例下20L石子的捣实质量。

(6)根据公式 计算出捣实密度，其中，V=20L。 精品文档

精品文档 其它比例类似。

2.2.砂的筛分析实验

1.实验原理

砂中含有不同粒径的颗粒，将砂通过不同孔径的筛，可将砂按照不同颗粒范围分离开来。通过筛分析，可计算砂子的大小搭配状况，判断砂子的级配和细度模数。

实验中用到筛孔径（单位：mm）分别为5.00、2.50、1.25、0.630、0.315、0.16。

按下式计算细度模数：

11654321005)(AAAAAAAMx

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。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。以Mx=3.7~3.1为粗砂， Mx=3.0~2.3为中砂， Mx=2.2~1.6为细砂， Mx=1.5~0.7为特细砂来评定该砂的粗细程度。根据0.630mm筛所在的区间判断砂子属于哪个区。画出砂子所在级配曲线，并画出所在区间的上下限．并判断级配是否合格。

砂的级配区曲线

2.实验步骤

(1)称取砂500g。将筛子按筛孔由大到小叠合起来，附上筛底。将砂样倒入最上层（孔径为5mm）筛中。 精品文档

精品文档 (2)用手筛动筛子，筛至每分钟通过量小于试样总量的0.1%为止。

(3)称取各号筛上上的筛余量。

(4)计算分计筛余百分率：各号筛上筛余量除以试样总质量（精确至0.1%）。

(5)计算累计筛余百分率：每号筛上孔径大于和等于该筛孔径的各筛上的的分计筛余百分率之和（精确至0.1%），并绘制砂的筛分曲线。

2.3.砂表观密度实验

1.实验原理

表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。不含开口孔隙的表观密度称为视密度，以排水法测定其体积。

2.实验内容

(1)称取烘干试样300g(m0) ，将砂子装入预先装有少量水的500mL容量饼中，加水到与刻度线平齐，称其质量m1 g。

(2)倒出瓶中的水和砂，清洗瓶内外，再装水至瓶颈500mL刻度线。称其质量m2g：

(3)按下式计算砂的表观密度ρ0 （精确至0.01g/cm3）

2.4.演示实验（石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度；轻骨料的桶压强度；砂的含泥量）

略。

3. 实验结果及分析

3.1.石子的捣实密度

测得的数据如下：

细骨料5-10mm 0 3 4 5 6 7 10

粗骨料10-20mm 10 7 6 5 4

3 0

捣实密度（Kg/M3）

1660

1745

1765

1735 1760 1725 1655 00021mmmm精品文档

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捣实密度柱状图：

由图像，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。

其原因在于当只含有粗骨料时，其颗粒间存在很多空隙，而当加入细骨料之后，粒径较小的细骨料可以填补部分空隙，使骨料捣实密度增大。然而随着细骨料比例进一步增大，当细骨料将所能够填充的空隙填满时，之后再增加细骨料的比例，总体空隙率会增大，表现为捣实密度减小。

测得数据并不是严格的先增大后减小，其存在误差原因可能在于对骨料混合物进行捣实时，没有将其捣实到实验要求的程度，故空隙率大于实验要求，捣实密度会偏小。

粗细骨料混合后，小石子填充在大石子构成的空隙中，使空隙率大大减少，由此达到1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

0: 10 3:7 4:6 5:5 6:4 7:3 0:10 密度 精品文档

精品文档 了使骨料最多的效果，减少了水泥用量，为之后的配合比设计提供了一定的参考。

参考资料：

（1）骨料

在混凝土中，骨料占其总重量的80％以上。骨料所占的体积越多，水泥的用量就越少，混凝土的经济性也就越好。骨料的质量好坏，在很大程度上影响到混凝土的性能。

砂石骨料有粗、细之分。一般把石子叫做粗骨料，砂子叫做细骨料。细骨料的粒径范围为0.5～5mm，大于5mm的叫粗骨料。 为了组成良好的级配，减少转运、搅拌、浇筑时分离，粗骨料要分成几个粒径级。在150～5mm的粒径范围内，习惯上把骨料分成四个粒径级，即150～80、80～40、40～20和20～5mm。为了简化称呼，分别把这四级骨料叫做大石、中石、小石和细石。

（2）粗骨料的级配

粗骨料的级配原理和细骨料基本相同，即要求大小石子组配适当，以使粗骨料的空隙率和总表面积比较小，这样拌制的混凝土水泥用量少，密实度也较好，有利于改善混凝土拌合物的和易性，不易产生分层离析和泌水现象，还能提高混凝土强度。尤其对于高强混凝土，粗骨料的级配尤为重要。反之，级配不合理，不仅增大了水泥用量，而且拌和物中的各种骨料在重力作用下，分层离析，影响混凝土的强度或是造成管道的堵塞。

粗骨料的级配有两种，一种是连续级配，一种是间断级配。连续级配是石子由小到大各粒级相连的级配，适合配制各种流动性混凝土。间断级配是指石子用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，这时大颗粒的空隙直接由比它小得多的颗粒去填充。这种级配可以获得更小的空隙率，从而可以节约水泥，但混凝土拌合物易产生离析现象，增加施工困难，故在工程中应用较少。

（3）骨料捣实密度

骨料捣实密度的大小在一定程度上可以反映其级配是否合理。捣实密度越大，说明其空隙率越小，可以更好的发挥集料的附加作用而减少水泥用量和用水了，有利于改善混凝土拌和物的工作性，提高混凝土强度，耐久性，见效混凝土变形。

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精品文档 3.2.砂的筛分析实验

测得的数据如下：

筛孔尺寸 mm 筛余量 g

分计筛余 % 累计筛余 %

10 0 0 0

5 1 0.2 0.2

2.5 33 6.6 6.8

1.25 48 9.6 16.4

0.63 65 13 29.4

0.315 225 45 74.4

0.16 87 17.4 91.8

筛底 38 7.6 99.4

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精品文档 砂的级配区曲线

A1=0.2，A2=6.8，A3=16.4，A4=29.4，A5=74.4，A6=91.8。则有

182.21005)(1165432AAAAAAAMx

属于细砂。在筛孔尺寸=0.630mm时，测得曲线累计筛余量值为29.4%，落在3区范围内，且级配基本符合要求，级配合格。

参考资料：

（1）砂的粗细程度对配制混凝土的影响：

砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度。砂子通常分为粗砂、中砂、细砂和特细砂等几种。在配制混凝土时，当相同用砂量条件下，采用细砂则其表面积较大，而用粗砂其总表面积较小。砂的总表面积愈大，则在混凝土中需要包裹砂粒表面的水泥浆越多，当混凝土拌合物和易性要求一定时，显然用较粗的砂拌制混凝土比用较细的砂所需的水泥浆量为省。但若砂子过粗，易使混凝土拌合物产生离析、泌水等现象，影响混凝土的工作性。因此，用作配制混凝土的砂，不宜过细，也不宜过粗。

（2）砂的颗粒级配对配制混凝土的影响：

砂的颗粒级配是指砂中不同粒径颗粒的组配情况。如果砂的粒径相同，则其空隙率很大，在混凝土中填充砂子空隙的水泥浆用量就多；当用两种粒径的砂搭配起来，空隙就减少了；而用三种粒径的砂组配，空隙就更小。由此可知，当砂中含有较多的颗粒，并以适量的中粗颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，即具有良好的颗粒级配，则可达到使砂的空隙率和总表面积均较小。这种砂是比较理想的。不仅所需水泥浆量较少，经济性好，而且还可以提高混凝土的和易性、密实度和强度。

（3）补充：

配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。当采用Ⅰ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Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。混凝土用砂应贯彻就地取材的原则，若某些地区的砂料出现过细、过粗或自然级配不良时，可采用人工级配，即将粗、细两种砂掺配使用，以调整其粗细程度和改善颗粒级配，直到复合要求为止。

3.3.砂表观密度实验 精品文档

精品文档 测得数据：

m0=300g，m1=852g，m2=669g。

由公式 计算得，砂的表观密度 2.564g/cm3。

根据建筑用砂国家标准5.5条规定，建筑用砂的表观密度应大于2500kg/m3，即2.50g/cm3。故试验砂样表观密度达到国家建筑用砂标准。

3.4.演示实验（石子的针片状含量、压碎指标、松堆密度；轻骨料的桶压强度；砂的含泥量）（略）

参考资料

我国标准规定：凡颗粒的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；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。

混凝土强度等级大于或等于C30，针片状颗粒含量按重量计小于或等于15%；混凝土强度等级小于C30，针片状含量小于或等于25%，等于及小于C10的混凝土，其针片状颗粒含量可放宽到40%。

配制高性能混凝土时，针状颗粒对高性能混凝土的初始坍落度及其损失影响不明显，原因是片状骨料表面积大，吸水速度快，使混凝土流动性变小，粘聚性变差；而针状骨料由于其表面积较小，吸水速度较慢，对高性能混凝土拌合物的坍落度及其损失并无显著影响。高性能混凝土强度随着片状颗粒含量的增加而减小，而针状骨料对高性能混凝土的早期强度无明显影响，但随着针状骨料含量的增加，却影响其后期强度。原因是片状骨料在混凝土中水平排列时，截面积增大，阻碍了气泡上浮，且在骨料的下方易形成水囊，形成了界面裂缝；针状骨料对高性能混凝土强度的影响比片状骨料小，原因是水平排列的针状骨料截面积小，阻碍气泡的能力变小。另外，针状骨料较长，在混凝土中起到筋材加强的作用。