1、混凝土组成材料混凝土组成材料骨料篇骨料篇 BUCEA 2012-12-18 现代混凝土材料理论与应用培训 本节前言本节前言 骨料相对而言比较便宜而且不会与水发生复杂的化学反应，因此传统观念上人们把它作为混凝土的惰性填充料。然而，由于人们日益认识到骨料对混凝骨料对混凝土和易性、尺寸稳定性、耐久性、强度土和易性、尺寸稳定性、耐久性、强度以及经济性方面的重要作用以及经济性方面的重要作用。因此我们必须象重视水泥那样重视骨料。象重视水泥那样重视骨料。2012-12-18 混凝土中最稳定的组分是骨料混凝土中最稳定的组分是骨料.如果如果不能用足够包裹骨料的最少量的浆体和不能用足够包裹骨料的最少量的浆体和最大
2、量的骨料组成具有工程所需要的良最大量的骨料组成具有工程所需要的良好施工性能的拌和物，是不可能得到耐好施工性能的拌和物，是不可能得到耐久的混凝土的。久的混凝土的。我们必须充分认识到我们必须充分认识到：2012-12-18 我们应该重视骨料的品质我们应该重视骨料的品质 2012-12-18 我国混凝土质量比西方国家的差，主要我国混凝土质量比西方国家的差，主要原因在于骨料的质量；原因在于骨料的质量；骨料质量首先不是强度，重要的是骨料质量首先不是强度，重要的是使用使用级配和粒形良好的骨料可以得到较小用级配和粒形良好的骨料可以得到较小用水量的拌和物水量的拌和物。2012-12-18 授课提纲授课提纲 骨
3、料的定义与分类骨料的定义与分类 骨料的加工制备骨料的加工制备 骨料的作用骨料的作用 级配与粒径分布级配与粒径分布 粒形与表面织构粒形与表面织构 有害物质有害物质 吸水性和表面潮湿状态吸水性和表面潮湿状态 强度与弹性模量强度与弹性模量 关于机制砂关于机制砂 2012-12-18 5.005.00 2.502.50 1.251.25 0.6300.630 0.3150.315 0.1600.160 100100 80.080.0 63.063.0 50.050.0 40.040.0 31.531.5 25.025.0 20.020.0 16.016.0 10.010.0 5.05.0 骨料（骨料（
4、aggregateaggregate）的定义与分类）的定义与分类 碎碎 石石 卵卵 石石 天天 然然 砂砂 人人 工工 砂砂 混混 合合 砂砂 粗骨料粗骨料 细骨料细骨料 mmmm mmmm 普通混凝土用砂、石质量标准及普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法标准检验方法标准JGJ52JGJ52-20062006 骨料的制备骨料的制备 需要提示注意的是需要提示注意的是破碎设备和工艺决定着颗粒破碎设备和工艺决定着颗粒的粒形的粒形。对于石灰石等层状沉积岩，。对于石灰石等层状沉积岩，鄂式破碎鄂式破碎机和反击式破碎机就容易产生扁平颗粒。机和反击式破碎机就容易产生扁平颗粒。目前比较先进目前比较先进的破碎工艺
5、是由鄂式破碎机的破碎工艺是由鄂式破碎机圆锥式破碎机圆锥式破碎机竖轴冲击破碎机组成的加工竖轴冲击破碎机组成的加工设备与工艺系统。设备与工艺系统。2012-12-18 2012-12-18 骨料加工主要设备图示骨料加工主要设备图示 鄂破 圆锥破 竖轴冲击破 不同工艺加工出碎石质量的对比不同工艺加工出碎石质量的对比 2012-12-18 骨料的作用骨料的作用 骨架作用，传递应力骨架作用，传递应力 抑制收缩，防止开裂抑制收缩，防止开裂 对于对于干硬性混凝土、低塑性混凝土和高干硬性混凝土、低塑性混凝土和高强泵送混凝土粗骨料要求高于混凝土强度强泵送混凝土粗骨料要求高于混凝土强度，普通泵送混凝土一般骨料可不
6、要求立方体普通泵送混凝土一般骨料可不要求立方体抗压强度指标抗压强度指标。2012-12-18 为什么把砂石称为骨料？为什么把砂石称为骨料？在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是在传统观念中把砂石叫做骨料的原因是认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨认为骨料起强度作用而作为混凝土的骨架，这是针对于传统低塑性混凝土的理架，这是针对于传统低塑性混凝土的理解。解。骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的骨料的骨架作用主要是稳定混凝土的体积而不是强度。体积而不是强度。纯的水泥浆体硬化后纯的水泥浆体硬化后收缩过大，无法用于结构，必须有骨料收缩过大，无法用于结构，必须有骨料对水泥浆体的收缩起约束作用，而且骨对水泥浆体的收缩
7、起约束作用，而且骨料在混凝土中必须占据大部分体积。料在混凝土中必须占据大部分体积。决定预拌混凝土强度的不是骨料决定预拌混凝土强度的不是骨料 对混凝土的强度其决定作用的是对混凝土的强度其决定作用的是混凝土的水灰比（水胶比），所以混凝土的水灰比（水胶比），所以目前用强度很低的轻骨料（陶粒）目前用强度很低的轻骨料（陶粒）已能配制出已能配制出C50C50的泵送混凝土。的泵送混凝土。2011-11-29 骨料对混凝土收缩的影响骨料对混凝土收缩的影响 骨料的级配与粒径分布骨料的级配与粒径分布 骨料的级配应该比较好，只有这样，骨料的级配应该比较好，只有这样，较少的细颗粒才能填充满粗颗粒之间的较少的细颗粒才能
8、填充满粗颗粒之间的空隙，这有利于空隙，这有利于减少骨料骨架中的空隙减少骨料骨架中的空隙率。率。砂石空隙又被胶凝材料浆体填充。砂石空隙又被胶凝材料浆体填充。骨料的良好级配的特征骨料的良好级配的特征 骨料级配良好的重要考察指标是具有较骨料级配良好的重要考察指标是具有较低的低的空隙率空隙率。尤其是粗骨料的空隙率影响。尤其是粗骨料的空隙率影响着砂率和浆骨比。着砂率和浆骨比。骨料具有适当小的表面积骨料具有适当小的表面积 在保证和易性的前提下，尽可能采用较在保证和易性的前提下，尽可能采用较多的大粒径骨料。多的大粒径骨料。有适当的细骨料，以满足工作性要求。有适当的细骨料，以满足工作性要求。良好的骨料级配可以
9、控制用水量良好的骨料级配可以控制用水量 2012-12-18 公称粒级 mm 累计筛余/%方孔筛/mm 2.36 4.75 9.50 16.0 19.0 26.5 31.5 37.5 53.0 63.0 75.0 90 连 续 粒 级 516 95100 85100 3060 010 0 520 95100 90100 4080-010 0 525 95100 90100-3070-05 0 531.5 95100 90100 7090-1545-05 0 540-95100 7090-3065-05 0 单 粒 粒 级 510 95100 80100 015 0 1016 95100 801
10、00 015 1020 95100 85100 015 0 1625 95100 5570 2540 010 1631.5 95100 85100 010 0 2040 95100 80100 010 0 4080 95100 70100 3060 010 0 粗骨料的分仓上料粗骨料的分仓上料 为保证粗骨料的良好级配，降低空隙率，为保证粗骨料的良好级配，降低空隙率，目前越来越多的重要工程和商品混凝土目前越来越多的重要工程和商品混凝土搅拌站采用搅拌站采用5 5-10mm10mm和和1010-20mm20mm两级配或三两级配或三级配分别计量上料。级配分别计量上料。原因是即使采石场做到了级配，运到现
11、原因是即使采石场做到了级配，运到现场也没有了级配，因此要求一律采用分场也没有了级配，因此要求一律采用分单粒级进料分级封闭储存，级配后分级单粒级进料分级封闭储存，级配后分级上料。上料。2012-12-18 砂的分类 天然砂 机制砂 级配区 1区 2区 3区 1区 2区 3区 方筛孔 累计筛余/%4.75mm 100 100 100 100 100 100 2.36mm 355 250 150 355 250 150 1.18mm 6535 5010 250 6535 5010 250 600 m 8571 7041 4016 8571 7041 4016 300 m 9580 9270 8555
12、 9580 9270 8555 150 m 10090 10090 10090 9785 9480 9475 砂的筛分析实验砂的筛分析实验 砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起后的总体平均粗细程度。通常有粗一起后的总体平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。砂、中砂、细砂之分。砂的颗粒级配和粗细程度用筛分析的方砂的颗粒级配和粗细程度用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。配，用细度模数表示砂的粗细。2012-12-18 砂的筛分析方法是用一套孔径为砂的筛分析方法是用一套孔径为9.50mm9
13、.50mm、4.75mm4.75mm、2.36mm2.36mm、1.18mm1.18mm、及、及600600 m m、300300 m m、150150 m m的标准方孔筛，将质量为的标准方孔筛，将质量为500g500g的干砂试的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得余留在各个样由粗到细依次过筛，然后称得余留在各个筛上的砂子质量（筛上的砂子质量（g g），计算分计筛余百分率），计算分计筛余百分率aiai（各号筛的筛余量与试样总量之比）、累（各号筛的筛余量与试样总量之比）、累计筛余百分率计筛余百分率AiAi（该号筛的筛余百分率加上（该号筛的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和）。分计筛余该号筛以
14、上各筛余百分率之和）。分计筛余与累计筛余的关系见表与累计筛余的关系见表5.15.1。根据下列公式计算砂的细度模数根据下列公式计算砂的细度模数(M Mx)x)：1165432xA-100 5A-)AAAA(AM2012-12-18 砂的粗细程度砂的粗细程度细度模数细度模数M Mx x 筛孔尺寸，筛孔尺寸，mmmm 分计筛余，分计筛余，%累计筛余，累计筛余，%5.005.00 2.502.50 1.251.25 0.6300.630 0.3150.315 0.1600.160 a a1 1 a a2 2 a a3 3 a a4 4 a a5 5 a a6 6 A A1 1=a=a1 1 A A2
15、2=a=a1 1+a+a2 2 A A3 3=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3 A A4 4=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 4 A A5 5=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 4+a+a5 5 A A6 6=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 4+a+a5 5+a+a6 6 3.73.7-3.1 3.1 粗粗 砂砂 3.03.0-2.3 2.3 中中 砂砂 2.22.2-1.6 1.6 细细 砂砂 细度模数细度模数/%1区 2区 3区/mm 0204060801000.150.30.61.182.364.759.5筛孔尺寸(mm)
16、累积筛余（）区区区1区区区过细砂区过粗砂区图4.2 砂的级配曲线/mm/%筛分曲线超过筛分曲线超过3 3区往左上偏时，表示区往左上偏时，表示砂过细，拌制砂过细，拌制混凝土时需要的胶凝材料浆量多，易使混凝土收缩增混凝土时需要的胶凝材料浆量多，易使混凝土收缩增大大；超过；超过1 1区往右下偏时，表示区往右下偏时，表示砂过粗，配制的混凝砂过粗，配制的混凝土，其拌合物的和易性不易控制，而且内摩擦大，不土，其拌合物的和易性不易控制，而且内摩擦大，不易振捣成型易振捣成型。处于处于2 2区级配的砂，其粗细适中，级配区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配制混凝土的最理想的级配区较好，是配制混凝土的最理想的级配区。例例4 4-1 1某干砂某干砂500g500g的筛分结果如下表所列。的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配试计算该砂的细度模数并评定其级配 筛孔尺筛孔尺寸（寸（mm）4.75 236 1.18 0.60 0.30 0.15 筛余量筛余量()5 100 150 145 80 20 2012-12-18 计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百分数如
