6.第二章 原材料性能試驗

1、- -第二章原材料性能試驗混凝土的原材料對其各種性能有直接而重要的影響，為了更好的了解原材料的各項指標(biāo)，提高試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本次研究對試驗所用的機(jī)制砂和碎石專門進(jìn)行了各種物理指標(biāo)的測定。2.1機(jī)制砂性能試驗2.1.1主要儀器設(shè)備機(jī)制砂的篩分析試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在105土5C。天平：稱量1000g，精度1g。方孔篩：孔徑為150pm、300pm、600pm、1.18mm、2.36mm、4.75mm及9.5mm的篩各一只，并附有篩底和篩蓋。搪瓷盤，毛刷等。機(jī)制砂的表觀密度試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在105土5C。天平：稱量1000g，精度1g。容量瓶：500ml。干燥器、滴管、毛刷等。機(jī)

2、制砂的堆積密度試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在105土5C。天平：稱量1000g，精度1g。容量筒：圓柱形金屬筒，內(nèi)徑108mm，凈高109mm，壁厚2mm，筒底厚約5mm容積為1L。方孔篩：孔徑為4.75mm的篩一只。墊棒：直徑為10mm，長500mm的圓鋼。直尺、料勺、搪瓷盤、毛刷等。機(jī)制砂的含水率試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在105土5C。天平：稱量1000g，精度1g。燒杯、料勺等。2.1.2試驗方法本試驗根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T146842001建筑用砂進(jìn)行機(jī)制砂的篩分析、表觀密度、堆積密度及含水率試驗。各分項試驗的取樣數(shù)量均按照GB/T146842001建筑用砂的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并采用四分法縮

3、分至試驗所需用量。先將機(jī)制砂用烘箱烘干至恒重，再進(jìn)行試驗。各試驗步驟嚴(yán)格遵照GB/T146842001建筑用砂的規(guī)定，此處不再詳細(xì)敘述。2.1.3結(jié)果計算機(jī)制砂篩分析試驗結(jié)果計算計算分計篩余百分率：各號篩上的篩余量與試樣總質(zhì)量之比，計算精確至0.1%。計算累計篩余百分率：該號篩的篩余百分率加上該號篩以上各篩余百分率之和，計算精確至0.1%。篩分后，如每號篩的篩余量與篩底的剩余量之和同原試樣質(zhì)量之差超過1%，須重新試驗。機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)Mx按下式計算，精確至0.01:細(xì)度模數(shù)(M)=(A+A+A+A+A6)二5Ax100-A1式中M一細(xì)度模數(shù)；A1、A2、A3、A4、A5、A6一4.75mm、2

4、.36mm、1234561.18mm、600pm、300pm、500pm篩的累計篩余。累計篩余百分率取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至1%。細(xì)度模數(shù)取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至0.1；如兩次試驗的細(xì)度模數(shù)之差大于0.20時，須重新試驗。機(jī)制砂的表觀密度試驗結(jié)果計算機(jī)制砂的表觀密度按下式計算，精確至lOkg/m3:)xpw式中P表觀密度，kg/m3；0P一水的密度，1000kg/m3；wG0烘干試樣的質(zhì)量，g；G試樣、水及容量瓶的總質(zhì)量，g；G2一水及容量瓶的總質(zhì)量，g。表觀密度取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至10kg/m3；如兩次試驗結(jié)果之差大于20kg/m3，須重新試驗。機(jī)制砂的堆積

5、密度試驗結(jié)果計算松散或緊密堆積密度按下式計算，精確至10kg/m3:GGp二一121V式中p松散堆積密度或緊密堆積密度，kg/m3；G容量筒和試樣總質(zhì)量，g；g2容量筒質(zhì)量，g；V容量筒的容積，L。堆積密度取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至10kg/m3?？障堵拾聪率接嬎?，精確至1%:V=(1-2)x100%0P0式中v0空隙率，%；P試樣的松散(或緊密)堆積密度，kg/m3；1P試樣表觀密度，kg/m3。0空隙率取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至1%。機(jī)制砂的含水率試驗結(jié)果計算機(jī)制砂的含水率按下式計算，精確至0.1%:G-GZ=2x100%G2式中Z機(jī)制砂的含水率，%；G、G2分別為試樣烘干

6、前和烘干后的質(zhì)量，g。計算結(jié)果取兩次試驗的算術(shù)平均值，精確至0.1%，兩次試驗結(jié)果之差大于0.2%時，須重新試驗。2.1.4試驗數(shù)據(jù)(1)機(jī)制砂篩分析試驗數(shù)據(jù)表2-1機(jī)制砂篩分析試驗組號總質(zhì)量(kg)篩子孔徑(mm)篩余量(kg)篩余百分率(%)累計篩余百分率(%)細(xì)度模數(shù)(Mx)平均細(xì)度模數(shù)(MX)10.59.50.0000.00.03.65X3.64.750.0081.61.62.360.17635.236.81.180.14028.064.80.60.10821.686.40.30.0428.494.80.150.0122.497.2篩底0.0102.099.220.59.50.0000

7、.00.03.604.750.0081.61.62.360.15230.432.01.180.14629.261.20.60.12625.286.40.30.0448.895.20.150.0122.497.6篩底0.0102.099.6本研究所用機(jī)制砂的平均累計篩余百分率如下表所示:表2-2平均累計篩余百分率篩子孔徑(mm)平均累計篩余百分率()9.504.751.62.3634.41.1863.00.686.40.3950.1597.4篩底99.4由表2-1、表2-2可知，本研究所用機(jī)制砂為粗砂，細(xì)度模數(shù)為3.6。機(jī)制砂的表觀密度試驗數(shù)據(jù)表2-3機(jī)制砂表觀密度試驗組號砂的質(zhì)量(g)砂、水及

8、容量瓶的總質(zhì)量(g)水及容量瓶的總質(zhì)量(g)表觀密度(Kg/m3)平均表觀密度(Kg/m3)1300118499826302300115496826302630由表2-2可知本研究所用機(jī)制砂的表觀密度為2630Kg/m3。機(jī)制砂的堆積密度試驗數(shù)據(jù)表2-4機(jī)制砂的松散堆積密度試驗組號砂的質(zhì)量(Kg)容量筒容積(L)松散堆積密度(Kg/m3)平均值(Kg/m3)11.33211332133521.33811338表2-5機(jī)制砂的緊密堆積密度試驗組號砂的質(zhì)量(Kg)容量筒容積(L)緊密堆積密度(Kg/m3)平均值(Kg/m3)11.52411524152521.52611526由表2-4、表2-5知

9、本研究所用機(jī)制砂的松散堆積密度為1335Kg/m3,緊密堆積密度為1525Kg/m3。由表2-3、表2-4可由公式V二(1-p/p)x100%計算得到本研究所010用機(jī)制砂的空隙率為V=51。機(jī)制砂的含水率試驗數(shù)據(jù)表2-6機(jī)制砂的含水率試驗組號容器的質(zhì)量(g)砂烘干前質(zhì)量(g)砂烘干后質(zhì)量(g)含水率(%)含水率平均值(%)1317.0512.9511.40.292330.0520.2518.60.310.3由表2-4可知本研究所用的機(jī)制砂含水率為0.3。2.1.5機(jī)制砂與天然砂的性能對比分析我國在建筑方面采用機(jī)制砂從20世紀(jì)60年代已經(jīng)起步，但河砂、江砂等天然砂的使用還比較普遍，1973年國

10、家建委在貴州省召開了機(jī)制砂在混凝土中應(yīng)用的論證會，通過建材業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)驗交流，肯定了研究成果，并制定了機(jī)制砂混凝土技術(shù)規(guī)程。自此，機(jī)制砂的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大，由建筑行業(yè)擴(kuò)大到公路、鐵路、水電、冶金等系統(tǒng)，由擋護(hù)工程擴(kuò)大到橋梁、隧道及水工工程，從砌筑砂漿發(fā)展到普通混凝土、鋼筋混凝土,預(yù)應(yīng)力混凝土、泵送混凝土、氣密性混凝土及噴錨支護(hù)等工程。但是由于試驗標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范的不完善及試驗材料的滯后，我國建筑業(yè)對天然砂還存在較強(qiáng)的依賴性，在許多重要結(jié)構(gòu)中對機(jī)制砂的使用還存在限制條件。砂是混凝土組成的主要材料之一，隨著建筑業(yè)發(fā)展和對建筑工程質(zhì)量的重視，建筑市場用砂數(shù)量越來越大，質(zhì)量上要求越來越高，而合格的天然

11、砂資源卻越來越少。由此引發(fā)的工程質(zhì)量，破壞農(nóng)田、水利資源問題日趨嚴(yán)重，砂的生產(chǎn)也因資源的變化而有所改變，建筑用砂的質(zhì)量和數(shù)量對建筑市場的影響日益明顯。承認(rèn)人工砂合格的建材地位并加以規(guī)范利用已經(jīng)成為社會發(fā)展的必然趨勢。在工程建設(shè)過程中，砂作為混凝土結(jié)構(gòu)材料的重要組成部分，其質(zhì)量優(yōu)劣對整個工程的質(zhì)量及耐久性具有舉足輕重的影響。經(jīng)過多年開采，天然砂資源在迅速減少，有的地區(qū)已枯竭或接近枯竭，有些地區(qū)為了保持自然景觀、保護(hù)江堤河壩、保護(hù)生態(tài)平衡，規(guī)定嚴(yán)禁開采。因此天然砂的數(shù)量和質(zhì)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了今后國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及其他建設(shè)的需要，為此只有積極推廣機(jī)制砂，才能緩解這一突出矛盾。在滿足用砂性能指標(biāo)的前提下

12、，選用經(jīng)濟(jì)可行的方案，既要滿足施工質(zhì)量要求，又要有效地控制生產(chǎn)成本，這樣，在當(dāng)今天然砂資源缺乏時期，使用優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂進(jìn)行混凝土施工生產(chǎn)不僅是可行的，其綜合效益也是顯著的。同時在機(jī)制砂使用中，也可以進(jìn)行建筑材料學(xué)科方面的研究試驗，積累經(jīng)驗，為學(xué)科的發(fā)展奠定基石。機(jī)制砂與天然砂相比有較大不同：機(jī)制砂質(zhì)地堅硬、顆粒粗糙尖銳、多棱角、細(xì)度模數(shù)較大，用來配制混凝上所用砂率要比天然砂的大，對混凝土的工作性能有一定影響；機(jī)制砂級配較差，顆粒分布呈現(xiàn)出中間少、兩頭多的特點；機(jī)制砂石粉含量高，混凝土的流動性較差，因此在相同條件下，配制相同坍落度的混凝土，機(jī)制砂比天然砂需水量增加。生產(chǎn)機(jī)制砂可使大量廢石資源再利用。

13、全國各地的一些石礦，經(jīng)多年開采，尾礦(石屑)廢棄，堆積如山，既污染環(huán)境占用土地，又浪費資源；還有大量河道卵石，基本沒有利用。生產(chǎn)機(jī)制砂是變廢為寶，既充分利用資源，解決了砂子供應(yīng)不足的難題，又處理了大量尾礦、卵石；既減少了污染、清理了河道，又增加了財富，可以說是統(tǒng)籌兼顧，一舉多得。機(jī)制砂天然資源十分豐富，在全國各地的礦山都有大量的石屑、尾礦，還有河道卵石等自然資源都可用作生產(chǎn)機(jī)制砂，這有利于機(jī)制砂工業(yè)就地取材，就地生產(chǎn)，就地供應(yīng)，既減少運輸費用，又減少生產(chǎn)費用，從而減少了工程成本，其經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。機(jī)制砂的石粉含量較高，增加了固體顆粒的比表面積。隨著石粉含量的增加，固體顆粒的比表面積不斷增大，

14、保水性增強(qiáng)，泌水情況得到改善。同時，石粉使混凝土拌和物的稠度增加，粘聚性增強(qiáng)，離析現(xiàn)象明顯改善，機(jī)制砂中含有適當(dāng)比例的石粉還可以提高坍落度。機(jī)制砂中的石粉增加了水泥漿體含量，提高了混凝士的流動性。石粉還可起到微滾珠作用，減少砂與砂之間的摩擦，從而改善混凝土的和易性。石粉在水泥水化反應(yīng)中起晶核作用和微集料填充作用，增加了混凝土的密實度，在一定程度上提高了混凝土的強(qiáng)度。機(jī)制砂為人工生產(chǎn)，與天然砂相比，雜質(zhì)含量較少，質(zhì)量穩(wěn)定且易于控制，拌制的混凝土性能也更穩(wěn)定。2.2碎石性能試驗2.2.1主要儀器設(shè)備碎石的篩分析試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在105土5C。臺秤：稱量10kg，精度1g。方孔篩：孔徑為2

15、.36mm、4.75mm、9.50mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm、90mm的篩各一只，并附有篩底和篩蓋(篩框內(nèi)徑為300mm)。搪瓷盤、毛刷等。碎石的表觀密度試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在105土5C。天平：稱量2kg，精度1g。廣口瓶：1000ml，磨口，帶玻璃片。溫度計、搪瓷盤、毛巾等。碎石的堆積密度試驗臺秤：稱量10kg，精度1g。磅秤：稱量50kg，精度50g。容量筒，按下表要求取用：表2-7容量筒的規(guī)格要求最大粒徑/mm容量筒容積/L容量筒規(guī)格內(nèi)徑/mm凈高/mm壁厚/mm9.5,16.0,19.0,

16、26.510208294231.5,37.520294294353.0,63.0,75.0303602944墊棒：直徑16mm，長600mm的圓鋼。直尺、小鏟等。碎石的含水率試驗鼓風(fēng)烘箱：能使溫度控制在1055C。臺秤：稱量10kg，精度1g。搪瓷盤、小鏟等。2.2.2試驗方法本試驗依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T146852001建筑用卵石、碎石對本文研究所用的碎石進(jìn)行篩分析、表觀密度、堆積密度、含水率試驗。各分項試驗取樣數(shù)量均按照GB/T146852001建筑用卵石、碎石的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并采用四分法縮分至試驗所需用量。各試驗步驟嚴(yán)格遵照GB/T146852001建筑用卵石、碎石的規(guī)定，此處不再詳細(xì)敘述

17、。2.2.3結(jié)果計算碎石的篩分析試驗結(jié)果計算計算分計篩余百分率：各號篩上的篩余量與試樣總質(zhì)量之比，計算精確至0.1%。計算累計篩余百分率：該號篩的篩余百分率加上該號篩以上各篩余百分率之和，計算精確至0.1%。篩分后，如每號篩的篩余量與篩底的剩余量之和同原試樣質(zhì)量之差超過1%，須重新試驗。根據(jù)各號篩的累計篩余百分率，評定該試樣的顆粒級配。碎石的表觀密度試驗結(jié)果計算碎石的表觀密度按下式計算，精確至10kg/m3:)xpw式中P表觀密度，kg/m3；0P一水的密度，1000kg/m3；wG0烘干后試樣的質(zhì)量，g；G試樣、水、容量瓶和玻璃片的總質(zhì)量,g2水、容量瓶和玻璃片的總質(zhì)量，g。表觀密度取兩次試

18、驗結(jié)果的算術(shù)平均值，如兩次試驗結(jié)果之差大于20kg/m3，須重新試驗。對顆粒材質(zhì)不均勻的試樣，如兩次試驗結(jié)果之差大于20kg/m3，可取4次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值。碎石的堆積密度試驗結(jié)果計算松散或緊密堆積密度按下式計算，精確至10kg/m3:G-Gp二一121V式中P松散堆積密度或緊密堆積密度，kg/m3；G容量筒和試樣總質(zhì)量，g；g2容量筒質(zhì)量，g；V容量筒的容積，L?？障堵拾聪率接嬎悖_至1%:pV=(1呂)x100%0P0式中v0空隙率，%；P1一試樣的松散(或緊密)堆積密度，kg/m3；P0試樣表觀密度，kg/m3。堆積密度取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至10kg/m3。空隙率取兩次

19、試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至1%。碎石的含水率試驗結(jié)果計算碎石的含水率按下式計算，精確至0.1%:G-GZ=2x100%G2式中Z碎石的含水率，%；G、G2分別為試樣烘干前和烘干后的質(zhì)量，g。含水率取兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值，精確至0.1%。2.2.4試驗數(shù)據(jù)(1)碎石的篩分析試驗數(shù)據(jù)表2-8碎石的篩分析試驗總質(zhì)量(kg)篩子孔徑(mm)篩余量(kg)篩余百分率(%)累計篩余百分率(%)1.35426.50.0000.00.0190.0721.71.7160.69216.818.59.52.50060.779.24.750.63215.494.62.360.2165.299.8篩底0.0120.3100.1由表2-6可以看出，本研究所用碎石級