建筑材料-粗集料.ppt

1 建筑材料 粗集料 2 混凝土中的粗骨料是指粒径大于4 75mm的岩石颗粒 常用的有碎石和卵石 卵石又称砾石 它是由天然岩石经自然风化 水流搬运和分选 堆积形成的 按其产源可分为河卵石 海卵石及山卵石等几种 其中以河卵石应用较多 根据国家标准GB T14685 2001 建筑用卵石 碎石 规定 按卵石 碎石技术要求 石子分为三类 类宜用于强度等级大于C60的混凝土 类宜用于强度等级为C30 C60及抗冻 抗渗或其他要求的混凝土 类宜用于强度等级小于C30的混凝土 3 粗集料的技术性质 物理性质 1 表观密度 在规定条件 105 5 烘干至恒重 下 单位表观体积 包括集料矿质实体和闭口孔隙的体积 的质量 表观密度用 a表示试验方法 网篮法 2 毛体积密度 在规定条件 105 5 烘干至恒重 下 单位毛体积 包括矿质实体 闭口孔隙和开口孔隙 的质量 试验方法 蜡封法 粗集料 Coarseaggregate 4 卵石 5 碎石 6 7 4 1粗集料主要技术性能和质量标准 4 1 1最大粒径及颗粒级配粗集料中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径 粗集料的粗细程度用最大粒径表示 当粗集料最大粒径增大时 在质量相同的条件下 总表面积随之减少 因此 保证一定厚度润滑层所需的水泥浆或砂浆的数量也相应减少 从而节约水泥 所以粗集料的最大粒径应在条件许可下 尽量选用较大的 由试验研究证明 最佳的最大粒径取决于混凝土的水泥用量 当集料最大粒径小于80mm时 水泥用量随最大粒径的增大而急剧减少 但当最大粒径大于150mm时 对节约水泥并不明显 因此 在大体积混凝土中 条件许可时 应尽量采用较大粒径 在水利 水港等大型工程中最大粒径常采用120mm或150mm 在房屋建筑工程中 由于构件尺寸小 一般最大粒径只用到40mm或60mm 集料最大粒径还受结构型式和配筋疏密限制 石子粒径过大 对搅拌和运输都不方便 因此 要综合考虑集料最大粒径 8 粗集料最大粒径是指集料100 都能通过的最小的标准筛筛孔尺寸 而 公称最大粒径 则是指集料可能全部通过或允许有少量不通过 一般允许筛余不超过10 的最小标准筛筛孔尺寸 通常比 最大粒径 小一个粒级 小知识 9 根据 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 的规定 混凝土粗集料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1 4 且不得大于钢筋间最小净距的3 4 对于混凝土实心板 集料的最大粒径不宜超过板厚的1 3 且不得超过40mm 10 按供应情况分 颗粒级配分类 颗粒级配与最大粒径 最大粒径 粗骨料中公称粒级的上限 11 粗骨料 2 颗粒级配粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同 级配试验采用筛分法测定 即用2 36 4 75 9 5 16 0 19 0 26 5 31 5 37 5 53 0 63 0 75 0和9 0 等十二种孔径的方孔筛进行筛分 粗集料级配按供应情况可分为连续粒级和单粒粒级两种 连续级配是石子粒级呈连续性 即颗粒由小到大 每级石子占一定比例 连续级配集料与天然集料情况比较接近 是工程上最常用的级配 12 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料 和易性较好 不易发生离析现象 易于保证混凝土的质量 便于大型混凝土搅拌站使用 适合泵送混凝土 但连续级配集料不一定是级配最好的集料 单粒粒级集料配制混凝土会加大水泥用量 对混凝土的收缩等性能造成不利影响 但它可以通过各粒级的不同组合 配制成各种不同要求的级配集料 以保证混凝土的质量和施工要求 也可与连续粒级混合使用 以改善其级配或配成较大粒度的连续粒级 13 另外还有一种间断级配 是人为地剔除某些中间粒级颗粒 大集料空隙由小许多的小粒径颗粒填充 故能降低集料的空隙率 增加密实度 节约水泥 按理论上计算 当分级增大时集料空隙率的降低速率较连续级配大 可较好地发挥集料的骨架作用而减少水泥用量 适用于低流动性或干硬性混凝土 但间断级配集料配制的混凝土拌和物往往易于离析 和易性较差 施工困难 工程中较少采用 14 水工混凝土所用粗集料粒径大 用量多 为获得级配良好的粗集料 同时为避免堆放 运输石子时产生分离 常常将石子先筛分为若干单粒级分别堆放 单粒级常分为4级 即 5 20mm 小石 20 40mm 中石 40 80mm 大石 80 120 或150 mm 特大石 然后根据建筑物结构情况及施工条件 确定最大粒径后 在混凝土拌和时再选择采用一级 二级 三级或四级的石子配合使用 譬如 若石子最大粒径为20mm 采用一级配 即只用小石一级 最大粒径为40mm 采用二级配 即用小石与中石两粒级组合 最大粒径为80mm 采用三级配 即用小石 中石 大石三粒级组合 最大粒径为120 或150 mm 采用四级配 即用小石 中石 大石 特大石四粒级组合 各级石子的配合比例 需通过试验来确定最佳的比例 其原理为空隙率达到最小或堆密度最大且满足混凝土拌合物和易性要求 表4 1中配合比例可供参考使用 15 表4 1粗集料级配选择参考值 16 在实际工程中 必须将试验选定的最优级配与料场中天然级配结合起来考虑 要进行调整与平衡计算 以减少集料生产中的弃料 施工现场的分级石子中往往存在超 逊径现象 超 逊 径是指在某一级石子中混有大于 小于 这一级粒径的石子 规范规定 以原孔筛检验 超径量应小于5 逊径量应小于10 以超逊径筛检验 超径为零 逊径量小于2 若不符合要求 要进行二次筛分或调整集料级配 国家标准GB T14685 2001 建筑用卵石 碎石 规定 粗集料级配应符合表4 2的要求 17 表4 2碎石或卵石的颗粒级配范围 GB T14685 2001 18 19 4 1 2含泥量和泥块含量含泥量是指石子中粒径小于75 m的颗粒含量 泥块含量是指石子中粒径大于4 75mm 经水洗手捏后变成小于2 36mm的颗粒含量 建筑用卵石 碎石的含泥量和泥块含量应符合表4 3的规定 表4 3建筑用卵石 碎石的含泥量和泥块含量 GB T14685 2001 20 4 1 3针片状颗粒含量凡石子长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2 4倍的为针状颗粒 厚度小于平均粒径0 4倍的为片状颗粒 平均粒径指该粒级上 下限粒径尺寸的平均值 针片状颗粒不仅本身易折断 影响混凝土的强度 而且还会增加石子的空隙率 并影响混凝土拌和物的和易性 降低混凝土的质量 因此应控制其含量 限制指标见表4 4 表4 4碎石或卵石的针片状颗粒含量 GB T14685 2001 21 针片状颗粒测定方法 规准仪法 22 4 1 4有害物质含量为保证混凝土的强度及耐久性 石子中不应混有草根 树叶 树枝 塑料 煤块和炉渣等杂物 其有害物质含量不得大于表4 5的规定 4 5碎石或卵石的有害物质含量 GB T14685 2001 23 4 1 5坚固性粗集料的坚固性是反映碎石或卵石在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗碎裂的能力 譬如在冻融循环及自然风化作用下 仍能保证混凝土免受严重破坏 坚固性试验用硫酸钠溶液法检验 按GB T14685 2001的技术要求 石子样品在硫酸钠饱和溶液中经5次循环浸渍后 其质量损失应符合表4 6的规定 表4 6碎石或卵石的坚固性指标 GB T14685 2001 24 4 1 6强度粗集料在混凝土中主要起骨架作用 为保证混凝土的强度要求 粗集料都必须是质地致密 具有足够的强度 碎石或卵石的强度 用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示 当混凝土强度等级为C60及以上时 应进行岩石抗压强度检验 在选择采石场或对粗集料强度有严格要求或对质量有争议时 也宜用岩石立方体强度作检验 对经常性的生产质量控制则用压碎指标值检验较为简便 通常卵石的强度用压碎指标表示 碎石的强度即可用压碎指标 又可用抗压强度表示 岩石立方体强度是将岩石制成50mm 50mm 50mm的立方体 或直径与高均为50mm的圆柱体 试件 浸没于水中48h后 从水中取出 擦干表面 放在压力机上进行抗压强度 MPa 试验 火成岩试件的强度应不小于80MPa 变质岩应不小于60MPa 水成岩应不小于30MPa 25 压碎指标是将一定质量气干状态下9 5 19 0mm的石子去除针片状颗粒后 装入一定规格的圆筒内 在压力机上按1kN s速度均匀加荷到200KN并稳定5s 卸荷后称取试样质量 m0 再用孔径为2 36mm的筛筛除被压碎的细粒 称取试样的筛余量 m1 压碎指标按公式 4 1 计算 精确至0 1 式中 压碎指标 试样的质量 g 压碎试验后筛余的试样质量 g 26 压碎指标表示石子抵抗压碎的能力 混凝土用碎石或卵石的压碎指标值愈小 表示石子抵抗破碎的能力愈强 可间接推测其相应强度 对不同强度等级的混凝土 压碎指标应符合表4 7的规定 表4 7碎石 卵石压碎指标值 GB T14685 2001 27 4 1 7表观密度 堆积密度 空隙率表观密度 堆积密度 空隙率应符合以下规定 表观密度大于2500kg m3 松散堆积密度大于1350kg m3 空隙率小于47 28 4 1 8碱 集料反应指水泥 外加剂等混凝土构成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生碱 集料反应 生成凝胶 吸水产生膨胀 并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应 混凝土的碱 集料反应 潜伏期长 破坏性大 涉及到整个混凝土构件 所以混凝土界把碱 集料反应称为混凝土的 顽症 重要工程的混凝土所使用的饿碎石或卵石应进行碱活性检验 29 经检验判定集料有潜在活性时 应遵守以下规定使用 使用含碱量小于0 6 的水泥或采用能抑制碱 集料反应的掺合料 当使用含钾 钠离子的混凝土外加剂时 必须进行专门试验 最常用的检验方法是砂浆长度法 这种方法是用含活性氧化硅的集料与与高碱水泥制成1 2 25的胶砂试块 在恒温 恒湿中养护 定期测定试块的膨胀值 直到龄期12个月 如果在6个月中 试块的膨胀率超过0 05 或1年中超过0 1 则认为这种集料是具有活性的 若集料中含有活性碳酸盐 应用岩石柱法进行检验 经检验判定集料有潜在危害时 不宜用作混凝土集料 若由石子制备的试件无裂缝 酥裂 胶体外溢等现象 且在规定的试验龄期的膨胀率小于0 10 时 则碱 集料反应合格 30 请观察图中A B C三种石子的形状有何差别 分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响 观察与讨论 分析答案 C 卵石 A 碎石1 B 碎石2 31 分析 A为碎石1 针片状颗粒含量较多 此针片状的碎石过多 表面积大 不仅会影响混凝土和易性 还会影响强度 B为碎石2 表面较粗糙 多棱角 比表面积较碎石1小 拌制混凝土时的性能优于碎石1 C为卵石 表面光滑 少棱角 空隙率及表面积较小 故拌制混凝土时所需水泥量较小 混凝土拌和物和易性较好 但卵石与水泥石粘结力会较差 在相同条件下 混凝土强度较低 32 4 2粗集料取样 4 2 1石子检验批的规定使用单位应按石子的同一产地 统一规格 同一进场时间分批验收 采用大型工具 如火车 货船或汽车 运输的 应以400m3或600t为一验收批 采用小型工具 如拖拉机等 运输的 应以200m3或300t为一验收批 不足上述量者 应按一验收批进行验收 日产量超过2000t 以1000t为一批 不足1000t亦为一批 日产量超过5000t 按2000t为一批 不足2000t亦为一批 石子在运输 装卸和堆放过程中 应防止颗粒离析 混入杂质 并应按产地 种类和规格分别堆放 碎石或卵石堆放高度宜不超过5m 对单粒级或最大粒径不超过20mm的连续粒级中 堆料高度可增加到10m 33 4 2 2石子的取样4 2 2 1取样方法 1 在料堆上取样时 取样部位应均匀分布 取样前 应先将取样部位表层铲除 再从不同部位抽取大致等量的石子15份 在料堆顶部 中部和底部均匀分布的15个不同部位取得 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石子8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石子16份 组成一组样品 4 如果经观察 认为