第3章_砂石材料

建筑工程系
3.1.1 集料的物理力学性质
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下表。试评定该砂的 粗细程度和级配情况
筛分析试验结果 筛孔尺寸（mm） 4.75 筛余量（g） 28.5 2.36 57.6 1.18 0.600 0.300 0.150 底 盘 73.1 156.6 118.5 55.5 9.7 合计 499.5
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概述
卵石即砾石：是岩石经多年的风化、冰川活
动、岩石破碎，被水流冲刷、搬运，在湖、 河、海等水域或特定地域沉淀的、外形浑圆、 光洁、大小不等的石粒。 碎石：是将坚硬的天然大块岩石（原岩）经 爆破、机械破碎、过筛而得的，表面粗糙、 多棱角的5~80mm的石粒。 水泥混凝土中，集料的体积占65%~85%；沥 青混合料中，集料的体积占92%~96%。
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3.1 砂石材料的技术性质
粗集料 按粒径分 细集料
集料
水泥混凝土用集料
按用途分 沥青混合料用集料
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集料
粗集料
在混合料中起骨架作用
（碎石、砾石等）
细集料
在混合料中起填充作用 （天然砂、人工砂和石屑）
在水泥混凝土中，为5mm 在沥青混合料中，为2.36mm
粒径 填料
起填充作用，粒径＜0.075mm的矿物质粉末。 主要在沥青混合料中应用。 （石灰石矿粉、消石灰粉、水泥、粉煤灰）
表面粗糙的集料制作的混凝土的和易性较差，但与胶结 料的粘结力较强； 表面光滑的集料制作的混凝土的和易性较好，一般与胶 结料的粘结力较差。
在相同条件下碎石混凝土强度可比卵石混凝
土强度高10％左右。
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3.1.1 集料的物理力学性质
针、片状颗粒含量
★
——指粗集料中细长的针状颗粒与扁平的片状颗粒。 影响：针片状颗粒是一种有害颗粒，由于它过于细长
砂石材料
主讲：胡大伟
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概述
砂石材料是用于砌筑各种工程结构的石料和
用于水泥混凝土、沥青混合料的集料（或称 骨料）的总称。 土木工程中，砂石材料是用量最大的一种建 筑材料。 本章介绍作为集料用的砂石材料，包括岩石 经自然风化而成的砾石（卵石）和砂、天然 岩石或工业废渣经人工轧制成的碎石、人工 砂等。
测定集料抵抗摩擦、撞击的能力 测定抗滑表层所用集料的耐磨性
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洛杉矾式磨耗机
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3.1.1 集料的物理力学性质
抗滑性
抗滑性除与耐磨性有关，还与集料的抗磨光性有关。
集料的抗磨光性 以摆式摩擦系数测得的磨光后集料的摩擦系 数值表示。 该值越大，起抗滑性越好。
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3.1.1 集料的物理力学性质
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3.1.1 集料的物理力学性质
颗粒级配和粗细程度
集料是由不同粒径的颗粒组成
颗粒级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配情
况，常用级配曲线表示 粗细程度是指不同粒径颗粒混合后的总体粗 细程度，常用细度模数表示
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3.1.1 集料的物理力学性质
集料的颗粒级配和粗细程度采用筛分析的方
集料中含有无定形SiO2矿物 集料中含有粘土颗粒 建筑工程系
3.1.2 集料的化学性质

粗集料的含泥量是指粒径小于75μm的颗粒含量；泥块 含量是指粒径大于4.75mm,经水洗、手捏后小于 2.36mm的颗粒含量。它们在混凝土中均影响其强度与 耐久性。 指标 项目 Ⅰ类 Ⅱ类 ＜1.0 ＜0.5 Ⅲ类 ＜1.5 ＜0.7
沥青混合料用集料
细集
料的粗 细程度 评定：
水泥混凝土用集料
A0.16 A0.315 A0.63 A1.25 A2.5 5 A5.0 f 100 A5.0
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细度模数的计算
粗集料的 粗细程度 评定：
集料的最大粒径
f
集料的最大粒径通常是指公称粒径 的上限； 即集料可能全部通过或允许有少量 不通过的最小标准筛的筛孔尺寸。 意义：评价细集料粗度（即细集料的粗细程度）。 细度模数越大，表示细集料越粗。 按我国现行标准，规定砂的粗度按 f 可分为三级： f = 3.7～3.1 为粗砂 f = 3.0～2.3 为中砂 f = 2.2～1.6 为细砂
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3.1.1 集料的物理力学性质
水泥混凝土用集料：筛孔直径大于2.5mm的
筛采用圆孔筛，小于2.5mm的采用方孔筛， 标准筛的筛孔尺寸为100 mm， 80 mm， 63 mm， 50 mm， 40 mm， 31.5 mm， 25 mm， 20 mm， 16 mm， 10 mm， 5 mm， 2.5 mm， 1.25 mm， 0.63 mm， 0.315 mm， 0.16 mm， 0.075 mm
某号筛的各筛分计筛余百分率之总和。
Ai a1 a2 ai ai
Pi 100 Ai
③ 质量通过百分率（Pi）
小于的概念
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3.1.1 集料的物理力学性质
筛分析的标准筛的筛孔尺寸
沥青混合料用集料，一般采用方孔筛，标准
筛的筛孔尺寸为75mm，63mm，53mm，37.5mm， 31.5 mm， 26.5 mm， 19 mm， 16 mm， 13.2 mm， 9.5 mm， 4.75 mm， 2.36 mm， 1.18 mm， 0.6 mm， 0.3 mm， 0.15 mm， 0.075 mm。
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本章内容
砂石材料的技术性质
砂石材料的级配和组成设计
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3.1 砂石材料的技术性质
集料在水泥混凝土和沥青混合料中起骨架和
填充作用。 水泥混凝土中，粒径小于5mm的颗粒称为细 集料，俗称砂，粒径大于5mm的颗粒称为粗 集料，俗称石；沥青混合料中，粒径小于 2.36mm的颗粒称为细集料，粒径大于2.36mm 的颗粒称为粗集料。
坚固性
----集料抵抗大气自然因素作用的性能。 测定方法：采用硫酸钠坚固性法。 与直接冻融法相比，硫酸钠饱和溶液代替水溶液；
烘箱代替冰箱。 将硫酸钠饱和溶液浸入石料孔隙后，经烘干、硫酸钠结晶 体积膨胀，产生如水结冻相似的作用，使石料孔隙周壁受 到张应力，经过多次循环，引起石料破坏。 坚固性是评价石料抗冻性的一种简易、快速的方法。 有条件者应采用直接冻融法。
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3.1.1 集料的物理力学性质
集料的颗粒形状和表面特征
颗粒形状： 浑圆状、 多棱角状、 针状、片状 较好的是接近球体或立 方体的浑圆状和多棱角 状颗粒。 表面特征： 光滑 平整 粗糙 表面粗糙的和易性差， 但粘结性好； 表面光滑的相反。
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3.1.1 集料的物理力学性质
粗集料的颗粒形状及表面特征 针状颗粒是指其长度大于平均粒径2.4倍的 颗粒；片状颗粒则是指颗粒厚度小于其平均 粒径 0.4倍的颗粒。
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3.1.1 集料的物理力学性质
抗冲击性
集料的抗冲击性是指集料抵抗冲击荷载的能
力。
集料的冲击值是一定粒径的集料试样，在规
定的条件下进行冲击试验，被冲击破碎成小 于规定粒径的集料的质量百分率。
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3.1.1 集料的物理力学性质
m1 LSV 100 % m0
计算公式：
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级配曲线图
横坐标——对数坐标（lgdi） 采用半对数坐标 di——筛孔尺寸（mm）
纵指标——常数坐标（Pi）
Pi——通过百分率（%）
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细度模数的计算
定义
式：
f
A
i 1
n
i
前者注重粗、细集料的 总体搭配； 后者注重细集料对混凝 土性能的影响。
100
A0.15 A0.3 A0.6 A1.18 A2.36 A4.75 f 100
含泥量（按质量计），％ 泥块含量（按质量计），％
＜0.5 0
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3.1.2 集料的化学性质


混凝土用粗集料中应严格控制有机物、硫化物及硫酸 盐等有害物质的含量（下表），并且不得混有草根、 树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。 混凝土用粗集料中有害物质含量要求
法进行测定，其方法是取一定数量的风干集 料，在一套标准筛上进行筛分，分别测得试 样在各筛上的筛余质量。 然后计算出反映集料级配的分计筛余百分率、 累计筛余百分率和通过百分率。
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① 分计筛余百分率（ai） ——各号筛的筛余量除以试样总量的百分率。 mi ai 100 m
② 累计筛余百分率（Ai） 大于的概念 ——某号筛的分计筛余百分率和大于
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3.1.1 集料的物理力学性质
粗集料的坚固性采用硫酸钠溶液法进行
检验，并要求其在硫酸钠饱和溶液中经5 次循环浸渍后的质量损失不应超过下表 的规定值。
指标 项目 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类
质量损失，％， ＜
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5
8
12
3.1.2 集料的化学性质
一、化学组成
石料按SiO2的含量划分为：
对不同类别的粗集料，其针、片状颗粒含量
应符合下表的要求。
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3.1.1 集料的物理力学性质
指标
项目
Ⅰ类 针片状颗粒（按质量计），％ ＜ 5 Ⅱ类 15 Ⅲ类 25
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3.1.1 集料的物理力学性质
集料的表面特征又称表面结构，是指集料表
面的粗糙程度及孔隙特征等。 集料按表面特征分为光滑的和粗糙的颗粒表 面。
A6 98.05
② 计算细度模数：
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3.1.1 集料的物理力学性质
③ 确定级配区、绘制级 配曲线：该砂样在 0.600mm筛上的累计 筛余率A4=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，因此可以判定该 砂为Ⅱ级区砂。级配 曲线见图。 ④ 结果评定：该砂的细 度模数Mx=2.85，属 中砂；Ⅱ级区砂，级 配良好。可用于配制 混凝土。