第二章 常用原材料试验第一 节 砂子（细集料）砂是指粒径为0.154.75mm的岩石颗粒。通常分有天然砂和人工砂两类。一、物理性质 砂的表观密度、堆积密度及空隙率：砂表观密度的大小，能反映砂粒的密实程度。混凝土的用砂的表观，一 般要求不小于2.5每克立方厘米，通常在2.5至2.6每克立方厘米之间。 砂的堆积密度与空隙率有关。在自然状态下，干砂的堆积密度约为1400至1600千克每立方米。振实后的堆积密度可达1600至1700千克每立方米。 砂空隙率的大小，除与表观密度.堆积密度有关外，还与颗粒形状及级配有关。带有棱角的砂，空隙率较大，一 般天然河砂的空隙率为40至45。级配良好的砂，空隙率可小于40.二含砂量及泥块含量 含泥量是指砂中粒径小于0.08毫米颗粒的粘土.淤泥与岩屑的总含量；泥块是指经水洗.手捏后变成粒径小于0.6毫米的块状粘土。 粘土、淤泥等粘附在砂粒表面，阻碍砂与水泥的粘结，除降低混凝土的强度及耐久性外，还使干缩增大。当粘土以团块存在时，危害性存在则更大。在普通混凝用砂质量标准及检验方法中，对泥和泥块含量都有限定，如下表所示。 砂中含泥量及泥块含量限值表混凝土强度等级大于或等于C30小于C30含泥量（按质量计）3.05.0泥块含量（按质量计）1.02.0颗粒级配与粗细程度1颗粒级配 砂子大小颗粒搭配的情况叫级配，也即砂中各种不同粒径的颗粒所占的比例。当采用单一砂时，空隙率最大；采用两种不同粒径砂搭配时，空隙率则减少了：若采用多种（三种或以上）粒径砂混合时，空隙率会更小。因此，要减少砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配，也即要求颗粒级配良好。采用级配良好的砂子，可制得和易性良好的混凝土拌和物，能得到均匀密实的强度符合要求的混凝土，并因空隙率小而节约水泥。2.粗细程度 砂的粗细程度是指不同粒径的砂子混合在一起后的平均粗细程度。砂子按粗细程度可分为粗砂、中砂、细砂和特细砂等。砂粒的粗细反映砂粒比表面积的大小。在配制混凝土时，在用砂量相同的条件下，采用较多细颗粒砂时，比表面积较大，因此包裹砂粒表面的水泥浆就多，不够经济；当采用较多粗颗粒砂时，比表面积虽较小，但由于缺少中小颗粒的搭配，会使空隙率增加，混凝土拌和物易于离析、泌水，因此所用砂子不宜过细，也不宜过粗。总之，对于混凝土用砂，其颗粒级配和粗细程度应统一考虑。当砂中含有较多的粗颗粒，并以适当的中颗粒及少量的细颗粒填充其空隙，则可达到空隙率及总表面积均较小，这样的砂比较理想。3颗粒级配和粗细程度的测定 砂的颗粒级配和粗细程度，可通过筛分析试验测定。砂的筛分析法是用一 套孔径为4.75，2.36，1.18，0.6，0.3及0.15毫米的标准筛。从大到小依次由上向下叠起，将500克烘干砂样装入最上层内进行筛分，由粗到细依次过筛。筛完后，称得各号筛上的筛余量，并计算出各筛上的分计筛余百分率（各筛上的筛余量占砂样总量的百分率），分别以a1，a2，a3， a4，a5 和a6表示。再算出各筛的累计余百分率（各个筛与比该筛粗的所有筛的分计筛余白分率之和），分别以A1，A2，A3，A4，A5和A6表示。分计筛余率与累计筛余率的关系见表所示。 累计筛余率与分计筛余率的关系表筛孔尺寸（）（分计筛余（%）累计筛余率（%）5.02.51.250.63a1a2a3a4A1=a1A2=a2+a1A3=a3+a2+a1A4=a1+a2+a3+a4砂的粗细程度用细度模数（Mx）表示，其计算式为：Mx=（A2+A3+A4+ A+ A6）-5 A1/（100-A1）砂的细度模数愈大，表示砂愈粗。砂按细度模数可分为四级，即：粗砂：Mx=3.73.1中砂：Mx=3.02.3细砂：Mx=2.21.6特细砂：Mx=1.50.7 普通混凝土模数只能用来划分砂的粗细程度，并不能来反映砂的级配优劣。细度模数相同的砂，其级配不一定相同。砂的颗粒级配用级配区来表示。对于细度模数为3.71.6的普通混凝土用砂，以0.6毫米孔径筛的累计筛余率划分为三个级配区，砂的颗粒级配应处于下表内，但除4.75毫米和0.6毫米筛外，其他各筛的累计筛余率允许稍有超出界限，但总量不得大于5%。 砂的颗粒级配区表筛空尺寸（mm）一区二区三区累计筛余（%）9.50004.751001001002.363552501501.18653550102500.68571704140160.39580927085550.15100901009010090从级配区可以看出：一区：砂粒较粗，混凝土拌和物保水性较差，适宜配制水泥用量多的混凝土和低流动性混凝土；二区：为一般常用砂，粗细程度适中；三区：砂粒较细，混凝土拌和物保水性好，但干缩较大。由砂样筛分所处级配区亦可粗略地划分砂的粗细程度，但对同一级配区内的砂，其粗细程度也不一 样。因此，还不能完全根据级配区来确定砂的粗细程度，必须以细度模数为准来划分。 如果砂的自然级配不合适，不符合级配区的要求，可采用人工级配的方法来改善。最简单的措施是将粗、细砂按适当比例进行试配，掺和使用，使其粗细程度和颗粒级配均满足要求。 四、砂子取样方法及取样数量 1、每验收取样方法应按下列规定执行：1）在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表层铲除。然后由各部位抽取大致相等的砂共8份，组成一组样品。2）从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处用接料器定时抽取砂4份，组成一组样品。3）从火车、汽车、货船上取样时，从不同部分和深度抽取大致相等的是砂8份，组成一组样品。 2、若检验不合格时，应重新取样。对不合格项，进行加倍复验，若仍有一个试样不能满足标准要求，应按不合格品处理。注：如经观察，认为各节车皮间（汽车、货船间）所载的砂质量相差甚为悬殊时，应对质量有怀疑的每节列车（汽车、货船）分别取样和验收。3、每组样品的取样数量，对每一单项试验，应不小于下表所规定的最少取样数量；须作几项试验时，如确能保证样品经一项试验后不致影响另一项试验的结果，可以用同组样品进行几项不同的试验。 每一试验项目所需砂的最少取样数量表实验项目最少取样数量（g）筛分析4400表观密度2600吸水率4000紧密密度和堆积密度5000含水率1000含泥量4400泥块含量2000有机质含量2000云母含量600轻物质含量3200坚固性8000(天然砂)、20000(人工砂)硫化物及硫酸盐含量600氯离子含鼙4400碱活性2000第二节 石 子石子是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒。普通混凝土用的石子通常分为碎石和卵石两种。 碎石是由天然岩石或大卵石经破碎、筛分而得。碎石质量较均匀、多棱角，空隙率和表面积较大，所拌制的混凝土和易性较差，但与水泥石粘结力较强。普通混凝土常用的碎石有石灰岩碎石，有时也采用花岗石、片麻岩、石灰岩、辉绿岩等加工而成。 卵石(或称砾石)是由于自然条件作用(如河水冲刷、碰撞等)而形成的光滑的石子。卵石中经常聚集有各类颗粒，如花岗石、大理石、石灰岩、安山岩、辉绿岩等。卵石表面光滑、少棱角，空隙率及表面积小，所拌制的混凝土水泥用量较少，和易性较好，但与水泥石的粘结力较差。卵石按来源不同分有河卵石(比较干净)、海卵石(常含有贝壳等杂质)和山卵石(常含土)。普遍混凝土常用的河卵石。在其他材料、成型工艺条件相同的情况下，用碎石配制的混凝土一般比卵石配制的混凝土强度高。一、物理性质1、表观密度：随岩石种类而异，通常为2.62.7g/cm32、堆积密度：干燥状态下约为12001400kgm3。 3、空隙率：松散状态下的碎石约为45，松散状态下的卵石约为3545。二、含泥量、泥块含量及针片颗粒含量 含泥量是指石子中粒径小于O075mm颗粒的含量；泥块含量是指石子中粒径大于4.75mm，经水洗、手捏后可破碎成小于2.36mm的颗粒含量。 异形颗粒是指针、片状颗粒。凡岩石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径为2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值，异形颗粒混凝土拌和物搅拌过程中会产生较大的阻力，影响均匀性，而且在浇筑时又严重影响流动性，从而难以成型密实，间接地有损混凝土强度，所以其含量要少。石子中的含泥量、泥块含量及异形颗粒含量均应符合规定，如下表所示。含泥量、泥块含量及异形颗粒含量限制表混凝土强度等级大于或等于C30小于C30含泥量(按质量计)1.02.0泥块含量(按质量计)0.50.7针、片状颗粒含量(按质量计)1525三、强度与坚固性1、强度 石子在混凝土中起骨架作用，其强度与坚固性直接影响着混凝土的强度和耐久性。碎石的强度可用母岩岩石立方体抗压强度和压碎值表示；卵石的强度就用压碎值表示。岩石立方体强度一般在选择采石场或对石子强度有严格要求时才用。工程中经常性的生产质量控制，则采用压碎值检验较为简便实用。1)立方体抗压强度 测定立方体抗压强度时，是用碎石的母岩制成50mm50mm 50mm的立方体或直径与高均为50mm的圆柱体试件，在水中浸泡约48h使试件达到饱和状态，测得其极限抗压强度。该岩石试件的极限抗压强度与所用混凝土强度等级之比不应小于1.5，且火成岩试件的强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。2)压碎值 压碎值测定的是碎石或卵石抵抗压碎的能力，能间接推测其相应的强度。测定时，将气干状态的石子试样(粒径9.513.2mm，质量为m0)装入标准圆筒内，放在压力机上，在10min左右均匀加荷至400kN，稳压5s，然后卸载。用2.36mm标准筛筛分经压碎的全部试样，可分几次筛分，均需筛到1min内无明显的筛出物为止。称取通过2.36mm筛孔的全部细料质量（m1）计算压碎指标值Q。 Qa= m1m0 100压碎值Qa愈小，说明石子抵抗压碎的能力愈强。石子的压碎值应符合表1和表2的规定。 碎石的压碎值表 表1岩石品种混凝土强度等级碎石压碎值（%）水成岩C55C40103516变质岩或深层的火成岩C55C40123520火成岩C55C40133530 卵石的压碎值表 表2混凝土强度等级碎石压碎值（%）C55C401235162、坚固性 石子的坚固性是反映碎石或卵石在气候、环境变化或其他物理因素下抵抗碎裂的能力。碎石或卵石的坚固性用硫酸钠饱和溶液法检验。试样经