混凝土用砂石等骨料实验实验报告.doc

混凝土用砂、石等骨料实验

实验报告

学号：

班号：结02

实验日期：

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/cm3），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、A2A6 分别为 5.00 、2.500.160mm 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。

3、石子捣实密度实验要求及说明：

1)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；

2)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；

3)所用容积升体积为 10L；

4)石子的称量总质量为 20Kg。

3 、压碎指标表示石子抵抗压碎的能力，是间接的推测其相应的强度的一种方法

四、实验步骤

1、测量砂的表观密度

（1）实验仪器：天平 ( 量程 1kg，精度 1g) ；

容量瓶 (500ml) ；

干燥箱；

干燥器。

（2）实验步骤 :

--称取烘干的试样 300g( m0) ，装入盛有半瓶冷开水的容量瓶中，摇动容量瓶，

使试样充分搅动以排除气泡；

--打开瓶塞并添加水，使得液面与瓶颈 500ml 刻度线平齐。塞紧瓶塞，擦干外面水分，称量其质量 m1；

-- 倒出瓶中的水和试样，清洗瓶内外，在装入上述相同的冷开水至瓶颈500ml 刻度线处。塞紧瓶塞，擦干外面水分，称量其质量；

2

-- 取水的密度为 1g/cm 3，用下述公式计算砂的表观密度(0.01g/cm 3)

-- 以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。

（3）实验注意事项

--300g砂子装入容量瓶后，不要马上称重应摇晃容量瓶，排除气泡。

--容量瓶上面有一刻线，两次加水一定是凹面相齐。

--注意 300g 砂子要全部加入容量瓶，不要丢或有剩余。

2、筛分析实验

（1）实验仪器：筛（ 10； 5.0 ； 2.5 ； 1.25 ； 0.63 ； 0.315 ；

0.16 ）；筛底电子秤。

（2）实验步骤 :

--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；

-- 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；

--称取各号筛上上的筛余量；

--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%）；

--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；

--计算砂的细度模数；

--画砂的筛分析曲线。

（3）结果评定：

1）砂的粗细；

2）砂的级配是否合格。

3、石子捣实密度实验

（1）实验仪器：

台秤 ( 量程： 50kg，精度 50g) ；

容量筒：容积为 10 升 (D max≤25mm时 ) 、20 升(D max=31.5mm或 40.0mm时 ) 。

( 本实验中用的是10 升的容量筒 )

（2）实验步骤 :

-- 称取容量筒自身的质量m1；

-- 称取以捣实状态填充容量筒的试样和容量筒的总质量m2；

--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、石子针片状颗粒含量的测定

（1）实验仪器：

针状规准仪和片状规准仪

（2）实验步骤 :

--依据石子的最大粒径，按下表进行有代表性取样并筛分；

--用规准仪按下表对试样逐粒进行检验，凡颗粒长度大于针状规准仪者为针状

颗粒；厚度小于片状规准仪上相应孔宽者为片状颗粒；

5、石子压碎指标测定

（1）实验仪器：

压碎指标测定仪；

压力试验机；

2.5mm筛

子；电子秤。

（2）试样制备：标准试样应采用10-20mm的颗粒 , 并在气干状态下进行试验。

试验前，先将试样筛去 10mm、以下及 20mm以上的颗粒 , 再用针状和片状规准仪

剔除其针状和片状颗粒 , 然后称取每份 3Kg 的试样 3 份备用。

（3）实验步骤 :

--置圆筒于底盘上，取试样一份，分二层装入筒内。每装完一层试样后，在底盘下面垫放一直径为10mm的圆钢筋，将筒按住，左右交替颠击地面各25

下。第二层颠实后，试样表面距底的高度应控制为100mm左右；

-- 整平试样表面，把加压头装好（注意应使加压头保持平正），放到试验机上在 160-300s 内均匀地加荷到200KN，稳定 5s，然后卸载，取出测定筒。倒

出筒中的试样并秤其质量（M0), 用孔径为 2.5mm 的筛筛除被压碎的细粒, 秤

量剩留在筛上的试样重量（M1) 。

（4）压碎指标值试验结果计算：

压碎指标值δa=（M0- M1）/ M0× 100%

M 0试样重量（ g）；

M1压碎试验后筛余的试样重量（g）

6、轻集料筒压强度试验

（1）实验步骤:

-- 筛取10-20mm 粒级( 粉煤灰陶粒允许10-15mm 的粒径) 的试样5L, 其中10-15mm的粒径的体积含量应占50%-70%；

--用承压筒装试样，分别测定3 次松散料重，取其算术平均值。对天然的轻集料，取测得的平均松散料重，乘以1.15 的填充系数作为试样量, 对其他的轻集

料 , 则乘以 1.10 的填充系数作为试样量；

--按上述试样量称取试样，装入承呀压筒，先用木锤沿筒壁四周轻敲数次，然后装上到导向筒和冲压模，检查冲压模的下刻线是否与导向筒上缘重合为止。

把承压筒放在压力试验机的下压板上，以每秒约300-500N 的速度加荷。当

冲压模压入深度为20mm时，记下压力值。

（2）轻粗集料筒压强度计算：

R a= F/A

R a：筒压强度（MPa）；

F ：压入深度为20mm时的压力值

（

2

A ：受压面积（ mm）

N）；

五、实验数据和结果分析

1、测量砂的表观密度数据

数据参见表一，如下

m （ g）m （ g）m （ g）

0 1 2

300 860 675 表一砂的表观密度相关数据

又由

可计算得到ρ

3 =2.609g/cm

2、砂筛分析实验

砂子总质量为500g，分布如下表二：

筛孔A1 A2 A3 A4 A5 A6 底盘筛余量 /g 0 51 46 71 242 63 26 筛余量百分比 /% 0 10.2 9.2 14.2 48.4 12.6 5.2 累计筛余量百分比 /% 0 10.2 19.4 33.6 82 94.6 99.8

表二砂筛分析实验相关数据

计算细度模数M x=(10.2+19.4+33.6+82+94.6)/100=2.398 属于中砂；

而 0.063mm 处累计筛余量百分比为33.6 属于Ⅲ区；

其级配曲线为（因为已经确定了是Ⅲ区，参照曲线只画出了Ⅲ区）

由级配曲线可以看出该样本的级配合格.

实际工程中，砂的最大粒径和级配是选用砂时需要考虑的重要因素，下面思考

题中有较为详细的论述。

3、石子的捣实密度实验

由于我们班实验组数较少 , 所以 3： 7 以后数据参考了另一个班的数据，但他们的比我

们的偏大，所以在下表三中没有记录进去：

组号

石子比例捣实密度

组号

石子比例捣实密度5-10： 10-20 Kg/m 3 5-10： 10-20 Kg/m 3

1 10:0 1.54 7 4:6 1:60

2 9:1 1.54 8 3:7 -

3 8:2 1.66 9 2:8 -

4 7:3 1.68 10 1:9 -

5 6:4 1.67 11 0:10 -

6 5:5 1.66

表三石子捣实密度相关数据

折线图如下图所示：

图一

由图可知捣实密度先增大在7:3 时达到最大值，然后逐渐减小，所以当（ 5-10）（： 10-20）=7:3 时，石头之间的空隙最小，捣实密度最大。所以选用骨料时，适当的粗细骨料

配比可以有效地减少骨料之间的空隙，提高混凝土的强度。

六、思考题

1、结合实际工程说明如何选用砂子

筛分试验中该样品的属于中砂，级配符合Ⅲ区的要求。

实际工程中选砂的要求：相对来说Ⅰ区的砂子粒径比较大一些，Ⅱ区的砂子粒径适

中，而Ⅲ区则相对来说粒径偏大一些。配置混凝土中优先使用Ⅱ区砂。当采用Ⅰ区砂的

时候，应该提高砂率，并保持足够的水泥用量，满足混凝土的易合性；

当使用Ⅲ区砂的时候，宜适当降低砂率；配送泵送混凝土时，宜选用中砂。砂的

级配十分重要，砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。良好的级配指粗颗粒的

空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最

密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。这样可达到

节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。例如人工砂和风化山砂的需水量大、颗粒形

状和级配不合理使拌合物流动性下降，河砂是理想的细集料，使用时应正确选

择细度模数。

2、结合混凝土的性能分析石子的捣实密度。

当粗细粒径的砂子满足一定的比例时，石子的捣实密度最大，石子之间

的空隙越

小。这对于混凝土的性质是有一定影响的，两种骨料复合之后的空隙率会影响混凝土

的传荷能力。同时空隙小，需要填充的混凝土净浆就少，能达到更加经济的目的。

所以我们在选择骨料时应当选择复合后空隙小的骨料进行混合。在提高混凝土强度的

同时还能提高经济效益。此外 ,较好的配合比对混凝土的和易性、密实度、强度、抗

冻、抗渗等性能 ,也都得到相应提高。在本次试验中两种样本应该选用 7:3 的比例。

七、可能的误差分析

1、砂子表面密度测量试验的实验误差主要来自操作上的误差，如：砂子没有完全加

入到容量瓶中；或者是向容量瓶中加水观察时没有正视到凹液面的最低点与刻度

线平齐。其他的系统误差不太可能出现。

2、砂筛分析实验：所有的砂子加起来不到500g 这就说明还有部分剩余的砂子没有

从砂筛中取出，这就会对实验造成误差，当然只要误差在1%以内就没有问题。

3、石子的捣实密度：实验数据是否可靠就在于粗细两种粒径的石子有没有混合均

匀，如果没有混合均匀那么测量起来误差会比较，所以将两种粒径的石子混合均匀

就

成为实验成功的关键。