粗细程度及颗粒级配
(完整版)颗粒级配
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粒径级配累积曲线的应用
土的粒径级配累积曲线是土工上最常用的曲线,从这曲线上可以直接了解土的粗细,粒径分布的均匀程度，和级配的优劣.土的粗细常用平均粒径d50表示,它是指土中大于此粒径和小于此粒径的土的含量均占50%。
d10：小于此种粒径的土的质量占总质量的10％，也称有效粒径。
d30：小于此种粒径的土的质量占总质量的30%。
d60：小于此种粒径的土的质量占总质量的60%.也称控制粒径。
定义土的不均匀系数Cu为：
C u=d60/d10
C u愈大，表示土愈不均匀，即粗颗粒与细颗粒的大小相差悬殊。
如果颗粒级配曲线是连续的,C u愈大,则曲线愈平缓，表示土中含有许多粗细不同的颗粒,也即颗粒的变化范围宽.C u＞5的土称为不均匀土，反之称为均匀土。
不均匀土经压实后，细颗粒充填于粗颗粒形成的孔隙中，容易得出较高的密度和较好的力学特性。
土的颗粒级配累积曲线的斜率是否连续可用曲率系数Cc表示，其定义为：
C c=d²30/（d60*d10)
当级配连续时，C c的范围约为1—3.因此，当C c＜1或Cc＞3时，均表示级配曲线不连续。
从工程观点看，土的级配不均匀（C u＞＝5）,且级配曲线连续（C c=1—3）的土，称为级配良好的土，不能同时满足上述两个要求的土,称为级配不良的土。
砂的粗细程度及颗粒级配
学习目标 ：
1、理解砂的粗细程度及颗粒级配 2、会根据实验数据计算砂的粗细程度及颗粒级配
学习重点 ：
1、根据实验数据计算砂的粗细程度 2、根据实验数据绘制砂的颗粒级配图并判断颗粒级配
学习难点 ：
1、根据实验数据计算砂的粗细程度及颗粒级配
1、学科组长汇报Βιβλιοθήκη 组课前预习成果。 2、学科组长公布预习答案并分析讲解。
3、学科组长提出预习遇到的问题以及需要 和大家一起分享的注意事项。
4、随机抽取一位同学重复上面第3步。
每组组长上讲台随机领取一份砂筛分实验 所得的筛余量数据，注意筛余量数据是打 乱的，需要自己重新排序。然后填入表格 分计筛余量一栏，计算分计筛余百分数和 累计筛余百分数，最后在表格下面计算细 度模数并判断砂的粗细程度。
4 ------------什么还没有读懂
5
-----体会感触
记分员宣布：
优胜小组： 优秀个人：
小组讨论下图（材料书P48图5-3）的 含义及特征，然后根据上题计算所得 的累计筛余百分数绘制砂的筛分曲线，
并判断该砂的颗粒级配。
自主完成训练案第1题，组 内讨论完成后2题。结合书 布置工本知识并联系生活实际。
作任务
1 ----------学习内容
工作任务
2 --------------学习方法 3 -----------注意事项
颗粒级配和粗细程度名词解释
颗粒级配和粗细程度是用来描述颗粒物料或颗粒体系中颗粒的大小和分布情况的术语。
1. 颗粒级配（Particle Size Distribution）：指在一个给定的颗粒体系中，不同粒径范围内颗粒的分布情况。
它描述了颗粒的大小范围和数量分布的关系。
颗粒级配可以通过粒度分析实验或其他相关方法得到，通常以粒径为横坐标，颗粒百分比或体积百分比为纵坐标进行表示。
2. 粗细程度（Coarseness/Fineness）：用于描述颗粒物料或颗粒体系中颗粒的粗细程度。
粗细程度与颗粒的平均粒径相关，通常用来表达颗粒的整体大小或粒度分布的均匀性。
粗细程度可以通过多种方法进行评估，如比表面积、平均粒径、粒度分布的宽度等。
这些术语常用于材料科学、土木工程、粉体工程等领域，用于描述颗粒物料的特性和性质。
了解颗粒级配和粗细程度对于研究和应用颗粒体系的行为和性能具有重要意义。
各种级配混凝土使用粗骨料粒径范围
各种级配混凝土使用粗骨料粒径范围级配与骨料粗细划分：一级配：5～20mm，最大粒径20mm；二级配：5～20mm、20～40mm，最大粒径40mm；三级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm，最大粒径80mm；四级配：5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～120mm，最大粒径120mm。
衡量人工砂质量的一个重要指标,直接影响到混凝土的和易性、强度、抗渗性及经济指标;砂的规格：砂的规格按细度模数（Mx ）分为粗，中，细三种。
其中：粗砂的细度模数为3.7~3.1中砂的细度模数为3.3~3.0细砂的细度模数为2.2~1.6表征天然砂粒径的粗细程度及类别的指标：MX=[(A0.15+A0.3+AO.6+A1.18+A2.36)-5A4.75]/(100-A4.75)或MX=(A0.15+A0.3+AO.6+A1.18+A2.36+A4.75)/100MX -细度模数；A0.15-粒径0.15mm上颗粒累计筛余百分率(％);其他依次类推。
天然砂又分河砂、海砂和山砂。
砂子的粗细按细度模数分为4级。
粗砂：细度模数为3．7—3．1，平均粒径为o．5mm以上。
中砂：纫度模数为3．0—2．3，平均粒径为o．5—0．35mm。
细砂：纫度模板为2．2—1．6，平均粒径为0．35—0．25mm。
特细砂：细度模数为1．5一o．7，平均粒径为o．25mm以下。
细度模数越大，表示砂越粗。
普通混凝土用砂的细度模数范围在3.7-1.6，以中砂为宜，或者用粗砂加少量的细砂，其比例为4：1。
级配混凝土在工程中的应用：水工建筑物常见的应该是二级配和三级配混凝土，二级配一般是一些薄壁钢筋混凝土结构，还有就是泵送混凝土一般要求二级配；三级配一般用于大体积混凝土。
等级是结构强度的需要，级配是施工工艺、经济性、温控需要；可以采用多级配一般就不用二级配强调的是经济性；泵送混凝土和其他非大体积混凝土只能采用一二级配是施工工艺的需求；混凝土重力坝、拱坝采用的四级配又是温控和经济性的需求。
砂石质量标准的详细描述
砂石质量标准的详细描述砂石是建筑工程中常用的材料，其质量标准对于工程的质量和安全性具有重要影响。
以下是对砂石质量标准的详细描述。
1.颗粒级配：砂石的颗粒级配是指不同粒径的砂石颗粒的比例关系。
理想的颗粒级配应当是粒径范围狭窄且连续的，以满足工程需求。
2.含泥量：砂石中的含泥量是指天然砂石中粒径小于0.08mm的泥质颗粒的含量。
过高的含泥量会降低砂石的强度和耐久性，影响工程质量。
3.泥块含量：泥块是指天然砂石中粒径大于10mm的泥质颗粒，其含量过高会影响砂石的质量和施工性能。
4.含水率：砂石中的含水率是指砂石颗粒中含有的水分重量与干燥后砂石颗粒的重量的比值。
过高的含水率会使砂石容易变形，影响工程质量。
5.吸水率：砂石的吸水率是指砂石在吸水后增加的重量与干燥砂石重量的比值。
吸水率过高会使砂石的强度和耐久性降低。
6.强度：砂石的强度是指其在承受载荷作用下的抵抗能力。
不同工程对砂石强度的要求不同，需根据具体情况进行选择。
7.压碎指标：压碎指标是指砂石在承受压碎载荷作用下的抗破碎能力。
该指标是衡量砂石强度的重要参数之一。
8.碱集料反应：碱集料反应是指砂石中的碱性物质与活性集料发生化学反应，导致砂石体积膨胀、强度降低的现象。
9.针片状颗粒含量：针片状颗粒是指砂石中形状不规则、长细比大于3的颗粒。
该指标过高会使砂石的稳定性降低，影响工程质量。
10.颗粒级配范围：砂石的颗粒级配范围是根据不同粒径的砂石颗粒含量来确定的。
符合要求的颗粒级配范围可以提高砂石的施工性能和工程性能。
11.粗细程度：砂石的粗细程度是指其粒径的大小。
粗细程度不同的砂石具有不同的物理力学性能，应根据工程需要进行选择。
12.表观密度：砂石的表观密度是指干燥后的砂石颗粒单位体积的质量。
表观密度的大小直接影响到砂石的强度、稳定性及施工性能。
13.堆积密度：堆积密度是指砂石颗粒自然堆积时单位体积的质量。
该指标反映了砂石颗粒间的空隙率，与施工性能和工程性能有关。
混凝土颗粒级配的含义
混凝土颗粒级配的含义
混凝土颗粒级配是指混凝土中不同粒径颗粒的分布情况，也称为骨料级配。
它对于混凝土的性能和质量具有重要影响。
具体来说，混凝土颗粒级配包括以下几个方面的含义：
1. 骨料粒径分布：混凝土中的骨料（如砂子和石子）通常包括不同粒径的颗粒。
颗粒级配描述了这些骨料颗粒在不同尺寸范围内的分布情况，即各种粒径的颗粒所占的比例。
2. 细度模数：细度模数是衡量砂子粗细程度的指标，它表示砂子中各粒径颗粒的加权平均值。
细度模数越大，砂子越粗；细度模数越小，砂子越细。
3. 空隙率：颗粒级配会影响混凝土中的骨料堆积空隙率。
合适的级配可以使骨料之间的空隙最小化，从而提高混凝土的密实度和强度。
4. 工作性：良好的颗粒级配可以改善混凝土的工作性，如流动性、可塑性和可泵性。
这对于混凝土的施工和浇筑非常重要。
5. 经济性：合理的颗粒级配可以在满足混凝土性能要求的前提下，最大限度地利用骨料资源，降低成本。
综上所述，混凝土颗粒级配是混凝土配合比设计中的重要考虑因素。
通过选择合适的骨料粒径和比例，可以获得具有良好工作性、强度和耐久性的混凝土。
水泥的最佳颗粒分布及其评价方法
水泥的最佳颗粒分布及其评价方法水泥的粉体状态一般表达为磨细程度（细度和比表面积）、颗粒分布和颗粒形貌。
水泥产品必须磨制到一定细度状态时，才具有胶凝性。
水泥细度直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。
细度状态可用以下方式表达：平均粒径法、筛析法、比表面积法、颗粒级配法。
如细度指标（80μm 和45μm 筛筛余），主要反映水泥中粗颗粒含量（%）；再如比表面积指标（m2/kg ），主要反映水泥中细颗粒含量；而颗粒级配分析可以全面反映水泥中粗细颗粒分布状态，是当前水泥企业调整、控制水泥性能的先进手段。
在水泥粉磨过程中得到的水泥颗粒不是均匀的单颗粒，而是包含不同粒径的颗粒群体。
水泥颗粒的平均粒径是表现水泥颗粒体系的重要几何参数，但其所能提供的粒度特性信息则非常有限，因为两个平均粒径相同的粒群，完全可能有不一样的粒度组成（颗粒级配）。
我国水泥标准规定，水泥产品的细度方孔筛筛余不得超过10%。
控制细度的方法简单易行，在一定的粉磨工艺条件下，水泥强度与其细度有一定的相关关系。
细度值是指筛的筛余量，即水泥中≥80μm 的颗粒含量（%）。
众所周知，≥64μm 的水泥颗粒的水化活性已经很低了，所以用≥80μm 颗粒含量多少进行水泥质量控制，不能全面反映水泥的真实活性。
现在，水泥普遍磨得很细，所以这条标准规定就失去了控制意义。
国外水泥标准大多规定比表面积指标，采用勃氏比表面积仪测定水泥比表面积。
我国的硅酸盐水泥和熟料的国家标准已与国外标准相一致。
一般情况下，水泥比表面积与水泥性能都保持着较好的关系；但用比表面积控制水泥质量时，却有以下不足：（1）比表面积数值主要反映5μm 以下的颗粒含量，数值比较单一。
在固定的工艺条件下，控制水泥的45μm 筛余量和比表面积在一个合理的水平上，限制3μm以下和45μm 以上的颗粒，能够获得良好的水泥性能和较低的生产成本。
（2）比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反应很敏捷。
砂的粗细及颗粒级配的确定教学设计
8.学会查建材的国家标准
9．引出下一问题
10.教会学生实际处理问题能力
三、
小结
1．砂的粗细程度及颗粒级配的定义
2．砂的颗粒级配的及其测定
3.砂的合格性判定及实际工程级配确定
学生听讲
学生整体掌握知识点
四、
课后
思考
预习
预习思考问题：
联系2013年3月13号央视3.15报到的深圳海沙危楼事件，提出思考题：海沙未经处理，为什么不能用于拌制建筑用混凝土？
教
学
目
标
1．知识目标：
掌握砂的粗细及颗粒级配的定义；
认识砂的筛分实验；
熟练掌握细度模数的计算和砂的颗粒级配合格性的判定；
学会实际工程用砂级配的确定。
2．能力目标：
培养学生根据实验数据，进行计算的能力；
培养学生通过实验数据，依据建材国家标准，判定材料合格性的能力；
查阅建筑材料国家标准的能力。
3．情感目标：
环节
教师活动
（教学内容的呈现）
学生活动
设计意图
18分
钟
一、
导入
新课
以混凝土的组成材料导入新课，给学生展示2组图片。
第一组图片给学生展示城市的高楼、东营职业学院图书大楼、世界第一高楼哈利法塔。这些建筑物的构筑都离不开混凝土，建筑物质量与混凝土的技术指标息息相关。
第二组图片展示了建筑过程中混凝土的拌合、浇筑、和强度测定。通过图片提出问题：混凝土中总体积的70-80%都是粗细骨料，如何选择骨料，才能保证混凝土的质量？
引出骨料的分类及技术性能，导入新课：砂颗粒级配的确定
学生回答
学生听讲
学生思考
学生听讲
1.通过图片展示引发学生对课题的兴趣。
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一、粗细程度与颗粒级配：
（1）9的粗细程度和颗粒级
配：
砂的粗细程度：是指不同粒径的砂粒混合后平均粒径大小。
通常用细度模数（M
x
）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的
粗细程度。
细度模数M
x
越大，表示砂越粗，单位重量总表面积（或比表面积）
越小；M
x
越小，则砂比表面积越大。
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（如图4-1所示）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。
因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。
砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细程度，用级配区表示砂的级配。
根据《建筑用砂》（GB/T14684－2001），筛分析是用一套孔径为5.00，2.5，1.25，0.63，0.315，0.160mm的标准筛，将500克干砂由粗
到细依次过筛（详见试验），称量各筛上的筛余量m
i
（g），计算各筛上的分计
筛余率a
i
（%）（各筛上的筛余量占砂样总重量的百分率），再计算累计筛余率
A i （%）（各筛与比该筛粗的所有筛的分计筛余百分率之和）。
a
i
和A
i
的计算关
系见表4-3。
细度模数根据下式计算（精确至0.01）：根据细度模数M
x
大小将砂按下列分类：
M x ＞3.7 特粗砂；M
x
=3.1～3.7粗砂；M
x
=3.0～2.3中砂；M
x
=2.2～1.6细砂；
M
x
=1.5～0.7特细砂。
砂的颗粒级配根据0.630mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区三个级配区，见表4-4。
级配良好的粗砂应落在Ⅰ区；级配良好的中砂应落在Ⅱ区；细砂则在Ⅲ区。
实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了
5.00mm和0.630mm对应的累计筛余率外，其余各档允许有5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂级配很差，视作不合格。
以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表4-4的级区可绘制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级配区的筛分曲线，如图4-2所示。
在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣。
[例4-1] 某工程用砂，经烘干、称量、筛分析，测得各号筛上的筛余量列于表4-5。
试评定该砂的粗细程度（M
）和级配情况。
x
[解] ①分计筛余率和累计筛余率计算结果列于表4-6。
②计算细度模数：
③确定级配区、绘制级配曲线：该砂样在0.630mm筛上的累计筛余率
=63.22落在Ⅱ级区，其他各筛上的累计筛余率也均落在Ⅱ级区规定的范围内，A
4
因此可以判定该砂为Ⅱ级区砂。
级配曲线图见4-3。
=2.85，属中砂；Ⅱ级区砂，级配良好。
④结果评定：该砂的细度模数M
x
可用于配制混凝土。
细度模数越大，表示砂越粗。
普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7-1.6为粗砂，
应当注意：砂的细度模数并不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂，级配可以很不相同。
所以，配制混凝土时必须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。
（2）砂的掺配使用：
配制普通混凝土的砂宜为中砂（M x =2.3～3.0），Ⅱ级区。
但实际工程中往往出现砂偏细或偏粗的情况。
通常有两种处理方法：
① 当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；对偏粗砂则适当增加砂用量，即增加砂率。
② 当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用，这样既可调整M x ，也可改善砂的级配，有利于节约水泥，提高混凝土性能。
掺配比例可根据砂资源状况，粗细砂各自的细度模数及级配情况，通过试验和计算确定。
（3） 砂的含水状态：
砂的含水状态有如下4种，
① 绝干状态：砂粒内外不含任何水，通常在105±5℃条件下烘干而得。
② 气干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。
指室内或室外（天晴）空气平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。
③ 饱和面干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。
水利工程上通常采用饱和面干状态计量砂用量。
④ 湿润状态：砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。
施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。
（4）石子的颗粒级配和最大粒径：
最大粒径：粗骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径。
当骨料粒径增大时，其总表面积减小，因此包裹它表面所需的水泥浆数量相应减少，可节约水泥，所以在条件许可的情况下，粗骨料最大粒径应尽量用得大些。
在普通混凝土中，骨料粒径大于40mm 并没有好处，有可能造成混凝土强度下降。
根据《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定，混凝土粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4；对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不行超过50mm ；对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5。
石子粒径过大，对运输和搅拌都不方便。
石子的颗粒级配用筛分析方法测定，筛分析是用一套孔径为2.50，5.00，10.0，16.0，20.0，25.0，31.5,40.0,50.0,63.0,80.0,100mm 共12个标准筛，可按需要选用筛子进行筛分。
称量各筛上的筛余量m i （g ），计算各筛上的分计筛余率a i （%），再计算累计筛余率A i （%）。
碎石和卵石的级配范围要求是相同的，应符合规范的规定。
(二)、强度：
骨料的强度是指粗骨料的强度，为了保证混凝土的强度，粗骨料必须致密并具有足够的强度。
碎石的强度可用抗压强度和压碎指标值表示，卵石的强度只用
压碎指标值表示。
碎石的抗压强度测定，是将其母岩制成边长为50mm的立方体（或直径与高均为50mm的圆柱体）试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。
碎石抗压强度一般在混凝土强度等级大于或等于C60时才检验，其它情况如有怀疑或必要时也可进行抗压强度检验。
碎石和卵石的压碎性指标值是将一定量气干状态的10～20mm的石子，装入
，再用孔径2.5mm 专用试样筒中，逐级施加200KN的荷载，卸荷后城区式样重量m
的筛子过筛，称取留在2.5mm筛上试样重量计作m
，则压碎值指标按下式计算：
1
压碎指标值越小，说明粗骨料抵抗受压破碎能力越强。
规范里也有明确的规定。
见P33页表4-8，4-9。