建筑材料与检测-砂石材料检测

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1、情境一 砂石材料检测,扬州工业职业技术学院 建筑材料教研室,【知识目标】 1掌握砂石的表观密度、堆积密度、孔隙率和空隙率的概念。 2掌握砂石的含水率概念。 3掌握砂石材料的级配理论。 【能力目标】 1能够测定砂、石的表观密度、堆积密度，并计算空隙率。 2能够测定砂石的含水率。 3能够做砂石的筛分试验，并判断砂石的级配情况。,任务一 砂石的物理常数测定学习目标： 熟悉砂、石的密度、表观密度、堆积密度、空隙率等物理常数概念。 会测定砂、石的表观密度、堆积密度、空隙率等物理常数。,砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。 石是粒径大于4.75mm的的颗粒。在混凝土中，砂石主要起骨架作用，因此也称骨料，或

2、集料。相应的，砂称为细骨料；石成为粗骨料。,一、密度,材料的体积构成体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。,绝对密实体积干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以表示。一般将材料磨成规定细度的粉末，用李氏瓶采用排开液体的方法得到其体积。,材料的自然体积材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0 表示。形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。 材料的堆积体积粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状

3、态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以 表示。,1. 实际密度（密度）指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算： 式中：实际密度，g/cm3 或 kg/m3；m材料的质量，g 或 kg；V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。,2. 表观密度表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：式中：0材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3； m 材料的质量，g 或 kg；V0材料的自然体积，cm3 或 m3。,表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状

4、态有关。,工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积,3. 堆积密度堆积密度是指粉、粒状或纤维状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：式中：0材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3；m 材料的质量，g 或 kg； 材料的堆积体积，cm3 或 m3。,砂堆积密度的测定：,将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积,几种密度的比较,例1-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？解：密度： 表观密度： 堆积密度：,V 为材料的绝对密实体积 V0 为材料的表观体积 (固、液、气） V0， 为材料的堆积体积,对于含孔材料，三者的测试方法要点如

5、下：测定密度时，需先将材料磨细，之后采用排出液体或水的方法来测定体积。测定表观密度时，直接将材料放入水中，即直接采用排开水的方法来测体积；测定堆积密度时，将材料直接装入已知体积的容量筒中，直接测试其自然堆积状态下体积。 含水与否对密度无影响，因密度是对干燥状态而言的。含水对堆积密度的影响则较复杂一般来说是使堆积密度增大。,二、材料的密实度和孔隙率,1、密实度 密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：式中： 密度；0材料的表观密度。 对于绝对密实材料， 因 0 = ，故密实度D =1 或100%。对于大多数土木工程材料， 因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。,2、孔隙

6、率,材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下式计算：式中：V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3；V0材料的表观体积，cm3 或 m3；0材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3；密度, g/cm3 或 kg/m3。,三、材料的填充率和空隙率,1、填充率指散粒材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度，以D，表示。公式：,2、空隙率,空隙率是指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率 按下式计算： 式中：0材料的体积密度；材料的堆积密度。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。,

7、孔隙率与空隙率的区别,例某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解：石子的孔隙率P为：石子的空隙率P，为：,任务二 砂石的含水率检测 学习目标： 熟悉含水率的概念。 会测定砂、石的含水率。,含水率：砂石的含水率是指砂石在自然状态条件下的含水量的大小，按下式进行计算。：式中： Wh含水率，%；ms未烘干集料的质量，g；mg烘干后集料的质量，g。,例1、有一堆湿砂重2625克,含水率为5%, 烘干至恒重, 该砂重为多少？解：=2625/（10.05）=2500,任务三 砂石的级配测定 学习目标： 熟悉砂

8、石的粗细程度和级配等概念。 会做砂石筛分试验，能根据试验数据判定砂石的级配。,一、砂的粗细程度与颗粒级配 （1）砂的粗细程度：是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。,（2）级配 颗粒级配是指不同粒径颗粒搭配的比例情况。 级配良好的砂，不同粒径颗粒搭配比例适当，其空隙率小，且总表面积小，可以节约水泥或改善混凝土拌合物的和易性。 砂的颗粒级配和粗细程度，

9、常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。,筛分析的方法：用一套孔径（净尺寸）为9.50、4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15的标准筛，将500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率i（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。,砂子筛析试验,摇筛机,砂筛,分计筛余百分率各号筛上的分计筛余百分率按下式计算：准确至0.1%。式中：ai 某号筛上的分计筛余百分率（%）m 用于干筛的干燥集料总质量（g）mi 存留在某号筛上的试样质量（g）, 累计筛余百分率各号筛的

10、累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和。,细度模数按下式计算：式中：Mx细度模数；A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的累计筛余百分率，。砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂 Mx =3.73.1；中砂 Mx =3.02.3；细砂 Mx =2.21.6。,“%”不代入计算,粗砂,中砂,细砂,标准砂,测水泥胶砂 强度用,颗粒级配的指标 级配区 按600m筛的累计筛余率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。详见下页表。 级配合格判定 砂的实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm

11、和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。 级配的选择宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。,砂的颗粒级配区,例：分析某水泥混凝土用细集料的级配组成并计算其细度模数。,解:,将0.154.75mm累计筛余百分率代入式得该集料的细度 模数为：MX = (15.6 + 35.4 + 56.4 + 79.4 + 94.4) 53/(100 3)=2.74属于中砂。,根据细度模数，该砂属粗砂。在级配区内画出该砂的筛分曲线，见图 4-1。该曲线落 在区（粗砂区）内，说明该砂为粗砂，级配合格。 评注 x在3.73.1为粗砂，x在3.02.3为中

12、砂，x在2.21.6为细砂，x在1.50.7为特细。,二、石（粗集料）的颗粒级配,（1）级配 ：粗集料中各组成颗粒的分级和搭配情况称为级配。级配是通过筛析试验确定的。方孔： 75、63、37.5、53、 31.5 、26.5 、19、16、9.5 、4.75,碎石标准筛,为减少空隙率，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。 粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配两种。 连续级配是石子由小到大连续分级； 间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,最大粒径 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。

13、从结构上考虑 根据规定，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，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。 从施工上考虑 对泵送混凝土，粗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，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。 从经济上考虑 当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加， 当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。,本章总结：,砂石材料的物理性质； 砂石材料的级配； 砂石材料主要技术性质的检测方法。,练 习：水泥砼配合比中采用干砂和干石子称量，分别为200，60

14、0，施工现场砂、石含水率分别为3%，2%，问湿砂、石的称量为多少？解：m湿砂=200（1+3%）=206kgm湿石子=600（1+2%）=612kg答案:（206Kg，612Kg）,例：有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为24011553mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62 cm3 。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率、表观密度。 解：该砖的吸水率为该砖的密度为表观密度为孔隙率为,例、质量为3.4kg，容积为10L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒共注入水4.2

15、7kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含筒重）。求该石子的表观密度，堆积密度。解：石子的质量为m18.4-3.415.0(kg) 石子的堆积体积为Vo10L， 石子所吸水的量为mw18.6-18.40.2(kg)，水的体积为0.2L 开口孔隙体积为石子吸收水的量，即Vk0.2L 注入筒内的水的体积为Vw=4.27L, 该体积等于石子间空隙的体积与石子开口孔隙之和。Vs+Vk4.27L 故，空隙的体积=4.27-0.2=4.07L 石子的表观体积104.075.93石子的堆积密度为 od=m/ Vo=15/10=1500(kg/m3) 石子的表观密度为 odm/Vo=15/5.932530(kg/m3),例、称取堆积密度为1400kgm3的干砂200g，装入500ml的容量瓶中，再把瓶子注满水，这时称重为500g。已知空瓶加满水时的重量为377g，则该砂的表观密度是多少？空隙率是多少？解：,谢 谢！,