粗骨材
粒径在4.75~90mm之间的骨料
根据国家标准《建筑用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)的规定,粒径在4.75~90mm之间的骨料称为粗骨料。
石料简介
普通混凝土中粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料,简称石。建设用石分为卵石和碎石。卵石是指由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的,粒径大于4.75mm的岩石颗粒。碎石是指天然岩石、卵石、矿山废石经机械破碎、筛分制成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。
卵石表面光滑且空隙率较小,配制混凝土时混凝土拌合物的和易性较好,水泥用量较少。但卵石与水泥石黏结能力较差,在其他条件相同的情况下,相较于用碎石配制的混凝土,用卵石配制的混凝土强度更低。碎石表面粗糙、棱角多,配制混凝土时,在用水量和水泥用量相同的情况下,混凝土拌合物的和易性较差,但它与水泥石的黏结能力强,配制的混凝土强度较高。
《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685--2011)中,对卵石和碎石的一般要求是:用矿山废石生产的碎石除应符合该标准的技术要求外,还应符合我国环保和安全相关的标准和规范,不应对人体、生物、环境及混凝土性能产生有害影响。卵石、碎石的放射性应符合《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566--2010)的规定。
卵石、碎石柱技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。
技术要求
颗粒形状与表面特征
普通混凝土用粗骨料有碎石和卵石两种。碎石是由天然岩石或卵石经破碎、筛分制成的,具有表面粗糙、多棱角、与水泥黏结比较牢固的特点,是土木工程中用量最大的粗骨料。卵石是由自然风化、水流搬运、堆积形成的,按产源不同可分为河卵石、海卵石及山卵石等,其中以河卵石应用较多。与碎石相比,卵石表面光滑,拌制混凝土时需水量小,拌合物的和易性较好,但卵石与水泥石结合力较差,在相同条件下,卵石混凝土的强度较碎石低。
粗骨料的颗粒形状以接近立方体或近球体为最佳,但在岩石破碎产生碎石的过程中往往会产生一定数量的针(即颗粒的长度大于该颗粒的平均粒径的2.4倍)、片(即颗粒的厚度小于该颗粒的平均粒径的0.4倍)状,使骨料的孔隙率增大,并降低混凝土的强度,特别是抗折强度。根据《建筑用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)的规定,粗骨料针片状含量要符合表中的要求。
有害杂质
与细骨料的有害杂质一样,主要有黏土、硫化物及硫酸盐、有机物等。根据《建筑用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)的规定,其含量应该符合表中的规定。
最大粒径与颗粒级配
与细骨料一样,为了节约混凝土的水泥用量,提高混凝土密实度和强度,混凝土粗骨料的总表面积应尽可能减少,其孔隙率应尽可能降低。
粗骨料最大粒径与其总表面积大小紧密相关。粗骨料中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。当骨料最大粒径增大时,其总表面积减少,保证一定厚度润滑层所需的水泥浆数量减少。因此,在许可的条件下,粗骨料的最大粒径应尽量用大些。试验研究表明,骨料粒径大于37. 5mm之后,由于减少用水量获得的强度提高被较少的黏结面积及大粒径骨料造成的不均匀性的不利影响所抵消,因此就没有什么好处。
对于道路混凝土,混凝土的抗折强度随着最大粒径的增加而减小,因此碎石的最大粒径不宜大于31.5mm,碎卵石粒径不宜大于26.5mm,卵石粒径不宜大于19mm。而对于水工混凝土,为了降低混凝土的温升,粗骨料的最大粒径可达150mm。骨料的最大粒径还受结构形式和配筋疏密的限制,粗骨料粒径过大,对搅拌和浇筑都不方便,因此,要综合考虑骨料最大粒径。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002)的规定,混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得超过钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板,最大粒径不得超过板厚的1/3,且不得超过40mm。
粗骨料的级配采用筛分法测定,其原理与砂相同,见图1。粗骨料的级配按粒径尺寸分为连续粒级和单粒粒级。连续粒级是石子由小到大各粒级相连的级配;间断级配是指用中间缺少了某一段粒级的级配。土木工程中多采用连续级配,其和易性好,不易发生离析现象,易于保证混凝土的质量。单粒粒级中的空隙由许多小粒径颗粒填充,降低石子的孑L隙率,密实度增加,节约水泥,但是拌合物容易产生分层离析,施工困难,一般在工程中较少使用。如果混凝土拌合物为低流动性的或干硬性的,同时采用机械强力振捣时,采用单粒粒级是合适的。
强度及坚固性
粗骨料在混凝土中起骨架作用,所以要求其必须有足够的强度和坚固性。根据《建筑用卵石、碎石》指标两种方法来表示。
测定岩石的抗压强度时可采用边长为50mm的立方体试块或者是直径与高度均为50mm的圆柱体试件,在水中浸泡48h,使之达到吸水饱和状态,然后测定试件的抗压强度。就岩石母岩来说,在任何情况下,火成岩的强度不应低于80MPa,变质岩不应低于60MPa,水成岩不应低于30MPa。
但是在卵石的产地很难找到母岩,也很难加工制成立方体试块,因此常采用压碎指标来衡量粗骨料的强度。压碎指标是将一定量气干状态的石子(粒径9.5~19mm),按一定方法装入特制的圆柱筒内,按lkN/s的速度均匀加荷至200kN并稳荷5s,卸载后称取试样质量(G),然后用孔径为2.36mm的筛进行筛分,称取试样的筛余量( ),则压碎值指标按下式进行计算:
压碎指标=
压碎指越小,表示骨料的强度越高。《建筑用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)中对压碎指标的有关规定见表。
用于混凝土的粗骨料除应具有足够的强度外,还应具有足够的坚固性,以抵抗冻融循环作用和自然界各种物理风化作用,保证混凝土的耐久性。
粗骨料的抗冻性可直接用冻融循环进行检验,也可间接用硫酸钠溶液进行快速检验,当采用后者进行检验时,经5次干湿循环后其质量损失应满足表中的规定。
碱骨料反应
与细骨料一样,粗骨料也存在碱集料反应,而且更为常见。当对粗骨料的碱活性有怀疑或用于重要工程时,必须进行碱活性检验。
骨料中若含有活性二氧化硅或含有活性碳酸盐时,会在一定条件下与水泥中的碱发生碱集料反应(碱一硅酸反应或碱一碳酸反应),生成凝胶,吸水产生膨胀,导致混凝土开裂。若骨料中含有二氧化硅时,可采用化学法或砂浆棒法进行检验,当含有活性碳酸盐时可采用岩石柱法进行检验。
参考资料
最新修订时间:2024-06-13 15:30
目录
概述
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