土木工程材料土木工程材料 (12).pdf

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1、第第6章章 混凝土混凝土 6.3 普通普通混凝土的混凝土的基本基本组成材料组成材料细骨料细骨料 集料，又称骨料。按照粒径大小可分为粗集料(粒径5mm)和细集料(粒径5mm)。卵石、碎石是最常用的粗集料，砂是最常用的细集料。按形成的条件，集料可以分为天然集料和人造集料。天然集料包括砂、砾石或者用天然岩石加工成的碎石。人造集料，是用不同原材料和工艺人工制成的，多为轻集料。粗、细集料在混凝土中占有的体积为 70%80%。在混凝土中，粗、细集料一起形成骨架，水泥浆填空在骨架的空隙间。集料在混凝土中并不是一种惰性填充料，而是在相当程度上影响着混凝土的强度、体积稳定性和耐久性，有时甚至于起着决定性的作用。

2、混凝土用砂分为天然砂和人工砂两种。天然砂是由天然岩石经长期风化等自然条件作用而形成的大小不等、由不同矿物颗粒组成的混合物，为粒径在 5mm以下的岩石颗粒。天然砂按其产源不同可分为河砂、湖砂、海砂及山砂等几种。河砂、湖砂、海砂是在河流、湖泊及大海等天然水域中形成和堆积的岩石碎屑，它们由干长期受水流的冲刷作用，因而具有颗粒表面比较圆滑而清洁的特点，且这些砂资源丰富，价格较低。但海砂中常含有贝壳碎片及盐类等有害杂质，使用时应冲洗，氯盐和有机不纯物含量不得超过国家标准的规定，在钢筋混凝土特别是预应力混凝土中应慎用。山砂是岩体风化后在山谷或旧河床等适当地形中堆积下来的岩石碎屑，它具有颗粒多棱角、表面粗糙

3、、含泥量及有机杂质较多的特点，一般情况下，山砂的需水量比河砂、湖砂和海砂的高。相对比较河砂较为适用，故建筑工程中一般都采用河砂作为细骨料。我国标准规定，天然砂按其技术要求不同分为优等品、一等品及合格品三个等级。人工砂是采用机械的方法将天然岩石破碎、磨制而成，其具有颗粒表面棱角多、比较清洁、砂中片状颗粒及细粉含量较多的特点，由干采用机械的方法进行加工，因此人工砂的强度较高，一般只有在当地缺天然砂时，才采用它作为混凝土的细骨料。细集料质量的优劣，直接影响到混凝土质量的好坏。现有国家标准（GB/T14684-2011）对混凝土用砂的质量提出了下列要求。骨料中的有害杂质云母，影响水泥与砂子的粘结，黑云

4、母易于风化，影响混凝土耐久性；粘土、淤泥等有害杂质粘附在骨料的表面，影响水泥石与骨料的粘结力，降低混凝土的强度，增加混凝土的用水量，从而加大混凝土的收缩，降低混凝土的耐久性；硫化物及硫酸盐对水泥有腐蚀作用；有机杂质易于分解腐烂，析出有机酸，对水泥石有腐蚀作用。砂中如发现含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，则要进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。选择细集料配置混凝土前，需要考虑他的颗粒形状与表面特征。河砂和湖砂因长期经受流水和波浪的冲洗，颗粒较圆，比较洁净，且分布较广，一般工程都采用这种砂。海砂因长期受到海流冲刷，颗粒圆滑，比较洁净且粒度一般比较整齐，但常混合有贝壳及盐类等有害杂

5、质。山砂是从山谷或旧河床中采运而得到的，其颗粒多带棱角，表面粗糙，含泥量和有机物杂质较多，使用时应加以限制。人工砂是由天然岩石轧碎而成，其颗粒富有棱角，比较洁净，但砂中片状颗粒及细粉含量较大，且成本较高，只有在缺乏天然砂时才常采用。砂的粗细是砂颗粒在总体上的大小程度，级配是砂颗粒大小的搭配情况。砂的粗细和级配对混凝土的性能有重要的影响，也会影响混凝土的经济性。在混凝土中，骨料表面需要包覆一层水泥浆而起润滑作用，骨料的空隙也需要水泥浆填充以达到密实。骨料粗细不同，包覆的水泥浆数量也不同。骨料粗时，比表面积小，所需包覆的水泥浆就少，可达到节约水泥的目的；骨料细时，比表面积大，所需的水泥浆数量大，水

6、泥用量增多，除了不经济之外，还会导致水化热大、收缩变形大、易开裂等不良影响。骨料的级配会影响骨料的孔隙率。砂级配好时，大小颗粒搭配合理，可以达到最小的空隙率，所需的水泥浆数量就少，混凝土也容易达成密实；反之，如级配不好，空隙率大，则用于填充在空隙中的水泥浆数量就多，如果水泥浆数量有限，则不能有效填充空隙，混凝土就不密实，会影响混凝土的各种性能。砂的粗细用细度模数表示，颗粒级配用级配曲线表示，两者都可以通过筛分析方法测定。筛分析方法是采用一套标准筛（方孔筛），孔径分别为 9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30 和 0.15mm，对一定量的砂子进行筛分，按筛孔大小将砂子分为不同

7、的颗粒范围。以每号上未通过的砂子质量占砂子总量的百分数为分计筛余，以大于或等于某号筛的全部分计筛余之和为该号筛的累计筛余。根据不同筛子的累计筛余，就可计算出砂子的细度模数，画出级配曲线并判断级配好坏。分计筛余量、分计筛余百分率和累计筛余百分率之间的关系及计算见下表。根据砂筛分析试验结果，可以用这个公式计算细度模数。细度模数的物理意义就是砂子总体上的平均粒径。细度模数越大，砂子越粗；反之则越细。砂的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级。根据筛分析中各筛孔累计筛余百分率，可将砂分为三个级配区，每一级配区给出了不同筛孔上的累计筛余范围。普通混凝土用砂的颗粒级配，应该处于任何一个级配区之内。如果以累计

8、筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，上表中级配区及累计筛余百分率上下限值可以绘制出砂的标准级配区筛分曲线范围，可以直观地用于级配区的判断。这是根据集配区相关数据绘制而成的天然砂的集配曲线图。配制混凝土时，细骨料应优先采用粗、中河砂为好。细砂由于细小颗粒含量较多，在水灰比相同的情况下，用细砂拌制混凝土要比粗砂多用大约10%的水泥，而抗压强度却要下降 10%以上，并且抗冻与抗磨性也较差。而用粗、中砂拌制混凝土可以提高其强度和拌和物的工作性。配制混凝土时宜优先选用区砂。当采用 I 区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂。当砂颗粒级配不符合要求时，应采取相应措施，经试验证明能确保工程质量，方允许使用。这是细度模数的计算公式：11654321005)(AAAAAAAMx 根据细度模数，可参照下表确定砂子细度类型。细度细度种类种类 Mx 粗砂 Mx=3.13.7 中砂 Mx=2.33.0 细砂 Mx=1.62.2 特细砂 Mx=0.71.5 总结一下，最优级配应该是：粗砂、细砂适量。空隙率很小。水泥浆体的表面积小，用量少，工作性、密度、强度和耐久性高。