骨料级配

骨料级配就是组成骨料的不同粒径颗粒的比例关系;骨料级配主要分为连续级配和间断级配(单粒级),连续级配主要指在最大粒径以下,依次序有其它相应粒级,不得间断,以期能充分填充骨料间的空隙。间断级配指在连续级配中缺少其中一级或几级中间粒级。

骨料级配就是组成骨料的不同粒径颗粒的比例关系;骨料级配主要分为连续级配和间断级配(单粒级),连续级配主要指在最大粒径以下,依次序有其它相应粒级,不得间断,以期能充分填充骨料间的空隙。间断级配指在连续级配中缺少其中一级或几级中间粒级。

骨料级配就是组成骨料的不同粒径颗粒的比例关系2100433B

骨料级配造价信息

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津海

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东晟光

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美居

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美居

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嘉达

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甘溪

t 3% 湖南倍耐固地坪工程有限公司
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珠海市2010年8月信息价
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NFJ金属骨料 NFJ金属骨料|1kg 1 查看价格 江门市新会区双水利华建材厂 广东  中山市 2013-04-28
彩色陶瓷骨料 彩色抗滑磨耗层骨料|1m³ 10 查看价格 灵寿县丰翊凯矿产品加工厂 重庆  重庆市 2017-04-28
金刚砂骨料 金刚砂骨料|2186969.43kg 2 查看价格 四川成诺地坪材料有限公司    2016-08-17
天然级配砂(砾)卵石 天然级配砂(砾)卵石|4000m³ 3 查看价格 佛山市南海区石头源建材店 广东  阳江市 2015-09-01
金属骨料耐磨地面 (1).2厚合金骨料耐磨层.(合金骨料不含氧化铁成分,骨料含量≥7kg/m2),专用压平机压实抹平|1554.7m² 2 查看价格 广东耐迪化工有限公司 全国   2022-04-02
LC5轻骨料 LC5轻骨料|22m³ 3 查看价格 南昌工本建筑安装有限公司 全国   2021-09-16
红色透水陶瓷骨料 红色透水陶瓷骨料|100m³ 3 查看价格 广西南宁市南魁建筑工程有限公司 广西  南宁市 2021-09-16
天然级配 堆方|1m³ 1 查看价格 深圳市五华建材有限公司 广东   2020-03-27

骨料级配常见问题

  • 何谓骨料级配?如何判断细骨料的级配是否良好?

    减水剂的作用机理:当水泥加水拌合后,浆体显得较干稠,流动性较小。当在水泥浆体中加入减水剂后,由于减水剂的表面活性作用,一方 面游离水被释放出来,增大了水泥颗粒与水的接触表面,从而增大了拌合物的流动性,...

  • 混凝土骨料级配良好要达到什么要求

    因为混凝土是靠骨料、细集料和水泥浆三者形成密实的胶合体,而共同受力形成强度。骨料的粗细和级配直接关系到混凝土的密实度,所以一定要考虑的。评定的指标有混凝土的粗度械模数、材料的筛分结果(判定级配好坏)、...

  • 级配很差的骨料,对混泥土的性质有何影响

    骨料,即在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。骨料作为混凝土中的主要原料,在建筑物中起骨架和支撑作用。骨料,既在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。分粗骨料和细骨料。粗骨料包括卵石、碎石、废渣...

骨料级配文献

细工程造价与骨料级配细骨料级配 细工程造价与骨料级配细骨料级配

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6.2.2 细骨料 细骨料 (Fine aggregate ):粒径为 0.15 ~ 4.75mm 通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的 70%~80%。 一、种类及特性 河砂:洁净、质地坚硬,为配制混凝土的理想材料; 海砂:质地坚硬,但夹有贝壳碎片及可溶性盐类 山砂:含有粘土及有机杂质,坚固性差; 人工砂:富有棱角,比较洁净,但细粉、片状颗较多,成本高 。 二、砼用砂质量要求 一般要求:质地坚实、清洁、有害杂质含量少。 ①含泥量、石粉含量和泥块含量 天然砂含泥量和泥块含量及人工砂石粉含量和泥块含量应分别符合表 6.2.1 和表 6.2.2 的规定。 表 6.2.1 天然砂含泥量和泥块含量 项 目 指 标 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 含泥量(按质量计)( %) <1.0 <3.0 <5.0 泥块含量(按质量计)( %) 0 <1.0 <2.0 表 6.2.2 人工砂石粉含量和泥块含量 项 目 指

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☆骨料级配平衡计算 ☆骨料级配平衡计算

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附注 ②以下资料摘自 (国电 )[2004] 等定额并重新排序,适用于物料单价编制及备料量计算 Ⅰ,高海拔地区人工、机械定额调整系数 2.0~2.5 2.5~3.0 3.0~3.5 3.5~4.0 4.0~4.5 人工 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 机械 1.25 1.35 1.45 1.55 1.65 注:①海拔高程以拦河坝或水闸顶的海拔高程为准,没有拦河坝或水闸的工程项目,以进水口或厂房顶 ②机械是指燃油动力机械和电动空气压缩机。 ③高海拔植被良好地区,定额调整系数下调一档。 Ⅱ,砂石备料工程中有关名词含义及单价系数 一,名词及含义 石料:指砂砾料、砾石、砂、碎石原料、碎石、骨料的统称。 砂砾料:指未经加工的天然砂卵石混合料。 砾石:指砂砾料中粒径大于 5mm的骨料。 碎石原料:指经钻孔爆破但未经加工的岩石开采料。 碎石:指经破碎、加工分级后,粒径大于 5mm

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骨料级配

骨料中各种大小不同的颗粒之间的数量比例,称为骨料的级配。

骨料的级配如果选择不当,以至骨料的比表面积、空隙率过大,则需要更多的水泥浆,才能使混凝土获得一定的流动性,才能填充骨料间的空隙。而且,骨料的级配对硬化混凝土的性能也有很大的影响,如强度、耐久性等。如果骨料级配不合理,有时即使多加水泥,硬化混凝土的性能也会受到一定的影响,因此骨料级配对于获得高质量、低成本的混凝土非常重要。

骨料颗粒大小常用筛分确定,JGJ52-2006对标准筛系的规格和质量有明确的规定。骨料的级配采用各筛上的筛余量按质量百分率表示,其筛分结构可以绘制成筛分曲线,也称级配曲线。

骨料级配对空隙率影响

骨料级配、骨料最大粒径和最小粒径等因素对混凝土的水泥用量和需水量都有很大影响,同时还对混凝土的和易性、可泵性、经济性、孔隙率、收缩性和耐久性产生显著影响。

骨料的级配对空隙率的影响从下图的实验中可以看出。第一个烧杯中是单一级配的粒径较大的骨料,第二个烧杯中是单一级配的粒径较小的骨料,第三个烧杯中是这两种骨料按1:1混合(体积比)的混合骨料。然后向这三个烧杯中注入水,前两个烧杯可注入的水量完全相同,说明骨料间的空隙的体积是相同的,与骨料的粒径没有关系。而第三个烧杯可注入的水量明显减少,说明这两种骨料混合后,骨料间空隙的体积明显减小,也就是说空隙率显著下降。如果将更多不同粒径的骨料混合在一起,其空隙率会进一步下降。而混凝土中水泥浆的用量与骨料空隙率成正比。

骨料空隙率实验

在实际工程中,水泥浆的用量往往大于骨料间空隙的体积。如下图所示,上图中骨料彼此相接触,下图表示骨料分布在水泥浆中的情况,骨料彼此不再接触,因此空隙体积变大,也就是水泥浆的用量增大,只有这样,混凝土才具有良好的和易性。

骨料空隙率与水泥浆的用量

级配理论

良好的骨料级配要满足以下基本要求:

1,骨料的空隙率最小,可以减少水泥浆用量,配出性能好的混凝土。

2,骨料混合物具有适当小的表面积,从而节省水泥,改善工作性能。

3,尽可能采用最大数量的最大粒径骨料,这样可以大大提高密实度,减少表面积。大粒径骨料越多,骨架作用越强。

目前常用的级配理论有两种,连续级配和间断级配。

一、连续级配理论

连续级配的特征是粗细骨料各分级粒度俱全,相邻两级粒径比为2。

主张连续级配的专家认为,一个良好的连续级配是按照一定的粒径比及其含量形成一个连续的级配曲线。如在实际配合混凝土时,骨料各级含量符合或接近此理论曲线,所配的混凝土具有良好的工作度和最大密实度。

二、间断级配理论

为了得到最小空隙率,相邻两级骨料粒度比要比较大,才能使大颗粒十分靠近,大颗粒数量最多。有试验证明,但粒度比为8:1时,采用2-3级的间断级配,就可能达到最优的空隙率。试验还指出,间断级配最大一级骨料用量远远大于连续级配最大一级骨料的用量,在达到同样的空隙率时,间断级配的表面积较小。

上述两种级配理论的前提是,认为硬化后混凝土的结构及其骨料的空间关系,与硬化前干混合物颗粒排列状态相对应。只有在此前提下,骨料的理想级配才有意义。

但实际情况是,混凝土是通过一定的工艺措施才能使之密实成型,因此骨料的实际分布状态受混凝土拌合物流动性及外力作用条件的影响,不一定能保持理想位置,特别是混凝土干硬时,其紧密程度与理想状态有较大出入。

其实,上述两个级配理论都是要降低骨料的空隙率和表面积,从而提高最大颗粒的使用量。在这方面,间断级配的优越性显然更显著些。间断级配的优点是空隙率小,表面积小,骨料的骨架作用较显著,从而能节省水泥,提高混凝土的性能。

骨料如何配?

骨料组合结构有悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构三类(分别对应的是岩石中的基底胶结、孔隙胶结、接触胶结)。不同的混凝土对骨架的结构要求各有不同。

对于泵送的混凝土而言,需要的是相对密实而易于流动的悬浮密实结构骨料组合,对于干硬性和塑性混凝土则需要密实结构的骨料组合,对于透水混凝土则需要骨架空隙结构。

一种确定的骨料其级配是确定的连续粒级或者单一粒级。生产所需要的骨料是以这已有的(确定的)骨料去合成一个具有新级配的骨料组合。其方法有:

1、按不同的比例组合骨料,分别测定其容重,取较密实者。一般是先分别确定各种砂、石的比例,然后按经验或者其他方法确定砂率。也就是结果是密实的,但是否适合配制泵送混凝土,是不确定的。对于2种砂或石的合成比较方便,如果有3种以上,那试验会比较烦杂。那就需要先合成其的2种,然后将这作为赝颗粒与第3种再去合成。

2、直接以筛分结果,按连续级配的曲线试算求解。按不同的比例组合骨料,分别试算其各档料的筛余是否符合连续级配。与方法1一样,石、砂先分别按规范中的级配范围配好,再去选择砂率。

3、按上一档(较大粒径)的空隙率确定下一档(较小粒径)的用量。也是先确定各种石的比例,然后确定砂率。比如以“干砂浆”体积填充石子空隙以及其他的“正填法”、“逆填法”。

4、骨料密实级配,富勒理想级配的曲线公式:P=A+(100-A)* 式中 P---通过某一筛孔的颗粒百分数%A---系数,随混凝土的坍落度而变,查下表d---某一筛的筛孔宽或直径mmD---骨料的最大粒径mm由上式计算出来的各级颗粒百分数,可作为密实级配的参考,在此基础上作适当调整,求出骨料容重最大的级配,即为密实级配。

5、按间断级配间断级配是人为的剔去骨料中的某些中间级,在颗粒配合时故意造成颗粒尺寸的间断,也就消除了较小颗粒的契塞和支撑作用所造成的空隙,使骨料的空隙率达到最小。间断级配的颗粒组成不能用筛分曲线图来表示。间断级配的优点是空隙率小,比连续级配的密实度高。

间断级配的各档集料组合之间关系,以D1、D2、D3、D4表示各档颗粒粒径的上限,d1、d2、d3、d4为其下限,则:第一档组合 D1/d1=1.5第二档组合 D2/d2=1.5—2第三档组合 D3/d3=2第四档组合 D4/d4=2至于D1、D2、D3、D4之间的关系,卵石:D2/D1=1/8,D3/D2=1/6—1/8,D4/D3=1/6;碎石:D2/D1=1/10,D3/D2=1/8—1/10,D4/D3=1/8。

一般情况下只要采用两档级配,很少采用四档级配,因为用第二档组合的集料填充第一档组合的集料,其填满程度就可以达到95%。

骨料中断后,下一级和上一级颗粒平均尺寸的比值一般采用1:4—1:6之间。在一般工业与民用建筑上,以采用两级中断为宜。如最大粒径为40mm,其分级可为5—10mm,20--40mm。在大体积(如水工)中,可采用三级中断。如最大粒径为250mm,其分级可为5—10mm,25--50mm,150--250mm。当最大粒径小于25mm时,因空隙率的减少不显著,不宜采用。以上5种方法可以配出密实的组合,却不能保证流动性。

6、基于连续级配的砂石统一曲线基于砂、石都是骨料,只不过是颗粒粗、细的区别和石、砂分别配在二者的粒径交界处会有很大的“撞车” 可能,应该将砂、石统一考虑,以简化、优化合成骨料级配的方法。以FULLER最大密度曲线理论为基础, 参考混凝土泵送规范的最佳级配线和适宜泵级配区、骨料组成对强度的影响、个别孔径颗粒对泵送的影响(如0.315等)对曲线作一定的修正,形成砂石统一曲线。

曲线(略)经过与几个区域的实际应用配比对比: 仅仅是死板的按曲线计算得出的结果与实际使用的配比相差不大(实际应用时不是仅仅考虑流动性最好,而是成本第一);对存在问题的配比也可以比较直观的发现问题所在;无论是天然砂、机制砂还是石屑都一样适用。

来源:砼学研究所

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骨料级配

骨料中各种大小不同的颗粒之间的数量比例,称为骨料的级配。

骨料的级配如果选择不当,以至骨料的比表面积、空隙率过大,则需要更多的水泥浆,才能使混凝土获得一定的流动性,才能填充骨料间的空隙。而且,骨料的级配对硬化混凝土的性能也有很大的影响,如强度、耐久性等。如果骨料级配不合理,有时即使多加水泥,硬化混凝土的性能也会受到一定的影响,因此骨料级配对于获得高质量、低成本的混凝土非常重要。

骨料颗粒大小常用筛分确定,JGJ52-2006对标准筛系的规格和质量有明确的规定。骨料的级配采用各筛上的筛余量按质量百分率表示,其筛分结构可以绘制成筛分曲线,也称级配曲线。

骨料级配对空隙率影响

骨料级配、骨料最大粒径和最小粒径等因素对混凝土的水泥用量和需水量都有很大影响,同时还对混凝土的和易性、可泵性、经济性、孔隙率、收缩性和耐久性产生显著影响。

骨料的级配对空隙率的影响从下图的实验中可以看出。第一个烧杯中是单一级配的粒径较大的骨料,第二个烧杯中是单一级配的粒径较小的骨料,第三个烧杯中是这两种骨料按1:1混合(体积比)的混合骨料。然后向这三个烧杯中注入水,前两个烧杯可注入的水量完全相同,说明骨料间的空隙的体积是相同的,与骨料的粒径没有关系。而第三个烧杯可注入的水量明显减少,说明这两种骨料混合后,骨料间空隙的体积明显减小,也就是说空隙率显著下降。如果将更多不同粒径的骨料混合在一起,其空隙率会进一步下降。而混凝土中水泥浆的用量与骨料空隙率成正比。

骨料空隙率实验

在实际工程中,水泥浆的用量往往大于骨料间空隙的体积。如下图所示,上图中骨料彼此相接触,下图表示骨料分布在水泥浆中的情况,骨料彼此不再接触,因此空隙体积变大,也就是水泥浆的用量增大,只有这样,混凝土才具有良好的和易性。

骨料空隙率与水泥浆的用量

级配理论

良好的骨料级配要满足以下基本要求:

1,骨料的空隙率最小,可以减少水泥浆用量,配出性能好的混凝土。

2,骨料混合物具有适当小的表面积,从而节省水泥,改善工作性能。

3,尽可能采用最大数量的最大粒径骨料,这样可以大大提高密实度,减少表面积。大粒径骨料越多,骨架作用越强。

目前常用的级配理论有两种,连续级配和间断级配。

一、连续级配理论

连续级配的特征是粗细骨料各分级粒度俱全,相邻两级粒径比为2。

主张连续级配的专家认为,一个良好的连续级配是按照一定的粒径比及其含量形成一个连续的级配曲线。如在实际配合混凝土时,骨料各级含量符合或接近此理论曲线,所配的混凝土具有良好的工作度和最大密实度。

二、间断级配理论

为了得到最小空隙率,相邻两级骨料粒度比要比较大,才能使大颗粒十分靠近,大颗粒数量最多。有试验证明,但粒度比为8:1时,采用2-3级的间断级配,就可能达到最优的空隙率。试验还指出,间断级配最大一级骨料用量远远大于连续级配最大一级骨料的用量,在达到同样的空隙率时,间断级配的表面积较小。

上述两种级配理论的前提是,认为硬化后混凝土的结构及其骨料的空间关系,与硬化前干混合物颗粒排列状态相对应。只有在此前提下,骨料的理想级配才有意义。

但实际情况是,混凝土是通过一定的工艺措施才能使之密实成型,因此骨料的实际分布状态受混凝土拌合物流动性及外力作用条件的影响,不一定能保持理想位置,特别是混凝土干硬时,其紧密程度与理想状态有较大出入。

其实,上述两个级配理论都是要降低骨料的空隙率和表面积,从而提高最大颗粒的使用量。在这方面,间断级配的优越性显然更显著些。间断级配的优点是空隙率小,表面积小,骨料的骨架作用较显著,从而能节省水泥,提高混凝土的性能。

骨料如何配?

骨料组合结构有悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构三类(分别对应的是岩石中的基底胶结、孔隙胶结、接触胶结)。不同的混凝土对骨架的结构要求各有不同。

对于泵送的混凝土而言,需要的是相对密实而易于流动的悬浮密实结构骨料组合,对于干硬性和塑性混凝土则需要密实结构的骨料组合,对于透水混凝土则需要骨架空隙结构。

一种确定的骨料其级配是确定的连续粒级或者单一粒级。生产所需要的骨料是以这已有的(确定的)骨料去合成一个具有新级配的骨料组合。其方法有:

1、按不同的比例组合骨料,分别测定其容重,取较密实者。一般是先分别确定各种砂、石的比例,然后按经验或者其他方法确定砂率。也就是结果是密实的,但是否适合配制泵送混凝土,是不确定的。对于2种砂或石的合成比较方便,如果有3种以上,那试验会比较烦杂。那就需要先合成其的2种,然后将这作为赝颗粒与第3种再去合成。

2、直接以筛分结果,按连续级配的曲线试算求解。按不同的比例组合骨料,分别试算其各档料的筛余是否符合连续级配。与方法1一样,石、砂先分别按规范中的级配范围配好,再去选择砂率。

3、按上一档(较大粒径)的空隙率确定下一档(较小粒径)的用量。也是先确定各种石的比例,然后确定砂率。比如以“干砂浆”体积填充石子空隙以及其他的“正填法”、“逆填法”。

4、骨料密实级配,富勒理想级配的曲线公式:P=A+(100-A)* 式中 P---通过某一筛孔的颗粒百分数%A---系数,随混凝土的坍落度而变,查下表d---某一筛的筛孔宽或直径mmD---骨料的最大粒径mm由上式计算出来的各级颗粒百分数,可作为密实级配的参考,在此基础上作适当调整,求出骨料容重最大的级配,即为密实级配。

5、按间断级配间断级配是人为的剔去骨料中的某些中间级,在颗粒配合时故意造成颗粒尺寸的间断,也就消除了较小颗粒的契塞和支撑作用所造成的空隙,使骨料的空隙率达到最小。间断级配的颗粒组成不能用筛分曲线图来表示。间断级配的优点是空隙率小,比连续级配的密实度高。

间断级配的各档集料组合之间关系,以D1、D2、D3、D4表示各档颗粒粒径的上限,d1、d2、d3、d4为其下限,则:第一档组合 D1/d1=1.5第二档组合 D2/d2=1.5—2第三档组合 D3/d3=2第四档组合 D4/d4=2至于D1、D2、D3、D4之间的关系,卵石:D2/D1=1/8,D3/D2=1/6—1/8,D4/D3=1/6;碎石:D2/D1=1/10,D3/D2=1/8—1/10,D4/D3=1/8。

一般情况下只要采用两档级配,很少采用四档级配,因为用第二档组合的集料填充第一档组合的集料,其填满程度就可以达到95%。

骨料中断后,下一级和上一级颗粒平均尺寸的比值一般采用1:4—1:6之间。在一般工业与民用建筑上,以采用两级中断为宜。如最大粒径为40mm,其分级可为5—10mm,20--40mm。在大体积(如水工)中,可采用三级中断。如最大粒径为250mm,其分级可为5—10mm,25--50mm,150--250mm。当最大粒径小于25mm时,因空隙率的减少不显著,不宜采用。以上5种方法可以配出密实的组合,却不能保证流动性。

6、基于连续级配的砂石统一曲线基于砂、石都是骨料,只不过是颗粒粗、细的区别和石、砂分别配在二者的粒径交界处会有很大的“撞车” 可能,应该将砂、石统一考虑,以简化、优化合成骨料级配的方法。以FULLER最大密度曲线理论为基础, 参考混凝土泵送规范的最佳级配线和适宜泵级配区、骨料组成对强度的影响、个别孔径颗粒对泵送的影响(如0.315等)对曲线作一定的修正,形成砂石统一曲线。

曲线(略)经过与几个区域的实际应用配比对比: 仅仅是死板的按曲线计算得出的结果与实际使用的配比相差不大(实际应用时不是仅仅考虑流动性最好,而是成本第一);对存在问题的配比也可以比较直观的发现问题所在;无论是天然砂、机制砂还是石屑都一样适用。

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混凝土企业对骨料级配搭配的优化主要是以空隙率为评价指标。一般认为,具有最小空隙率或者最大密度的混凝土骨料是最经济的。随着空隙率降低,可使得混凝土硬化体系更加均匀密实,强度增加,或者在强度不变的情况下,胶凝材料的用量可以减少,对于生产企业来讲存在巨大的经济效益。要想获得较小空隙率级配要求的骨料,市售产品很难达到要求,最经济的手段为通过两种或两种以上的骨料混合达到。

研究人员通过对骨料级配的大量研究,建立最优的理想级配曲线,得到理论最大密度或最小空隙率的骨料最优理论级配曲线模型,然后用试算法确定骨料各级配的混合比例,但在工程实际运用中往往不太方便。如何科学地对混凝土骨料级配进行重新组合,简单方便的实现最佳的粒径搭配,是混凝土生产企业和骨料供应企业提升骨料质量和技术控制的关键点。

为此,本文针对 5~25mm 粗骨料的工程中常用 5~10mm、10~16mm、16~20mm 和 20~25mm 四个粒级,分别测定四个粒级的二元、三元和四元混合体系的空隙率。并采用不同空隙率的骨料级配,进行了 C30 混凝土试配,分析粗骨料空隙率对混凝土和易性和力学性能的影响程度。以此为骨料生产企业和混凝土控制和提升企业粗骨料质量、降低生产成本提供参考依据和数据支持。

原材料

水泥:品种为 P·O 42.5R。

粉煤灰:Ⅱ级,45μm 筛余 19%,烧失量为 3.5%,需水量比 102%,唐山陡河电厂。

高炉矿渣粉:S95 级,比表面积 418m2/kg,活性指数 102%,唐山银丰钢厂。

砂子:Ⅱ区中砂,细度模数 2.65。

石子:表观密度 2744kg/m3。选取了某骨料生产企业小粒径、中等粒径和大粒径三个种类碎石石子,三个粒级各自级配如表 1 所示。

外加剂:聚羧酸减水剂,固含量 12%,减水率 23%。

试验方案

1、骨料级配试验

第一步:进行骨料筛分,得到 5~10mm、10~16mm、16~ 20mm 和 20~25mm 四种单粒级骨料样品。

第二步:分别制备二元混合体系、三元混合体系、四元混合体系粗骨料样品。具体方法为:固定某一单粒级的用量,调节其他粒级的比例,步长为 10%。

2、粗骨料空隙率测试

进行空隙率测定:对象是单粒级、二元混合体系、三元混合体系、四元混合体系的石子。参照 GB/T 14685— 2011《建筑用卵石和碎石》中测定方法,按 7.12 和 7.13 分别测定石子的表观密度及堆积密度,按下式计算空隙率。

V0=(1-ρ1/ρ2)×100%

式中:V0——空隙率,%;

ρ1——松散堆积密度,kg/m3;

ρ2——表观密度,kg/m3。

3、不同空隙率骨料下混凝土的拌制及性能测试

制备空隙率分别为 46%、44%、42% 和 40% 四种骨料,要注意粒径搭配。然后再混凝土试配。试配时记住保持不变的是胶凝材料和外加剂用量,单方用水量和砂率是调整关键,把混凝土的坍落度控制在 230~250mm、扩展度控制在 550~600mm,测试 28d 抗压强度,分析空隙率对混凝土性能的影响。

结果讨论

1、粗骨料级配与空隙率关系

筛分后单粒级粗骨料空隙率检测结果如表 2 所示。

2、二元系统级配与空隙率的关系

构成二元系统是在5~25mm 粒径范围内四个单粒级两两搭配,共六种粒径组合、54 组不同的级配比例,试验结果见表3~5。

这样两种粒径不同的骨料不同搭配可明显降低空隙率,单粒级时是 46%~48%,“混搭”后最低可降至 40% 左右,降幅超过 5%。空隙率的降低程度受粒径及其所占比例的影响。

首先,空隙率最低值基本都出现在小粒径骨料比例为30%~40% 左右。其次,空隙率的降低程度与相邻粒径半径比值密切相关。六种粒径组合对空隙率的降低程度如下:

5~10mm & 20~25mm >5~10mm & 16~20mm >5~10mm & 10~16mm>10~16mm & 20~25mm>10~16mm & 16~20mm>16~20mm & 20~25mm;最明显的是前四种组合,其 R小/R大 较小,尤其是 5~10mm与 20~25mm 组合;而后两种相邻粒径组合对空隙率影响不大。

根据球体堆积理论,假设较大粒级石子做等大球体的最紧密堆积,小粒级石子填充空隙将使空隙率进一步降低。小粒级石子所填充空隙类型取决于粒径之比。根据各单粒径骨料的算术平均粒径,计算小/大石子的粒径比 R小/R大,如表6 所示。

二元石子组合的降低空隙率程度随着 R小/R大粒径比值增大而下降。空隙率的降低作用最明显是在R小/R大=0.33~0.58,而 R小/R大>0.72 时,由于两个粒级半径接近,产生干扰作用,体系空隙率基本无降低。

综上所述,二元骨料进行搭配时,小石子和大石子的粒径比 R小/R大> 0.72 时,二元组合空隙率基本不变;R小/R大 < 0.60、小粒径骨料所占比例为 30%~40%="" 时,体系空隙率达到较好的优化效果。

3、三元系统级配与空隙率的关系

参照5~ 25mm 连续级配石子的级配范围,首先固定 16~20mm 比例,分别设定为 30%、40%、50%、60% 和 70%,调整5~10mm、10~16mm的比例,步长 10%。试验三元系统的级配与空隙率的关系,其结果列于表 7 ,趋势如图 2 所示。

图 2 结果显示,三元级配相对于二元体系可进一步降低空隙率。与二元体系相比,最低空隙率的出现位置略有差别。

16~20mm 比例>60% 时,空隙率呈现增加趋势,这是因为体系中大石子比例过大,相对应填充空隙的小石子数量减少。16~20mm 石子比例<60 %,产生最低空隙率时,5~10mm 与10~16mm 混搭比例接近 5:5 ,此时 5~10mm粒径整体占比约为20%~40% 之间,由此可见体系中小粒径颗粒比例对空隙率起较大作用。此三元体系中,5~10mm∶10~16mm∶16~20mm="1:1:2" 时,空隙率出现最小值。

4、四元系统级配与空隙率的关系

二元体系试验显示搭配比例对空隙率的影响较小,16~20mm 与 20~25mm 颗粒粒径接近。因此在三元体系最低空隙率的基础上,继续改变预计四元体系中 16~20mm 与20~25mm 的搭配比例(表 8),验证是否可将两个粒级合并考虑。

表 8 结果显示,16~20mm 与 20~25mm 两者比例对整体空隙率影响较小,建议考虑骨料级配时可以直接合并两者总量。

5、5~25mm 三级配粗骨料与空隙率的关系

综上,对于5~25mm 连续级配石子为了获得空隙率的骨料级配,可按 5~10mm、10~16mm 和 16~25mm 三粒级进行优化混搭。参照相图的绘制方法,制备了骨料级配—空隙率图(图 3),标注了试验中二元和三元骨料混搭时的空隙率数据,以作为石子搭配的参考。

6、骨料空隙率与混凝土性能关系研究

考察粗骨料级配对混凝土性能的影响程度建立在骨料空隙率测定基础上。选取了四种不同骨料级配,空隙率分别是 40%、42%、44%和 46% ,试配混凝土,配合比如表 9 所示。试配时,保持胶凝材料各组分比例、用量和外加剂用量不变,通过调整单方用水量和砂率使混凝土的坍落度控制在 230~250mm、扩展度控制在 550~600mm。混凝土的出机性能及 28d 抗压强度如表 10 所示。

由表 10,保持混凝土中胶凝材料比例、用量和外加剂用量不变的情况下,随空隙率降低,混凝土单方用水量随之降低,混凝土的强度随之提高,空隙率与混凝土的单方用水量有良好的相关性。当空隙率由 46% 降至最低空隙率 40%,混凝土的 28 天强度相差 13.4MPa。混凝土在粗骨料空隙率平均每降低 1% 的情况下,28 天强度提高约为 2MPa,因此调整骨料级配,降低空隙率,有利于降低混凝土的单方成本。

结论

(1)骨料和混凝土生产过程中,通过调整 5~10mm、10~16mm 和 16~20mm和 20~25mm 四个粒级的粗骨料级配,使空隙率由 46% 降至 40% 左右,混凝土 28 天强度提升13.3MPa。可以有效的降低混凝土的单方成本,提升混凝土质量。

(2)二元骨料级配显示,骨料粒径比 R小/R大 < 0.60="">小粒径骨料占比 30%~40% 之间,对空隙率有较好的优化效果。R小/R大 >0.72 时,对空隙率降低不明显。

(3)三元粗骨料混合体系中,粗骨料最佳混合比例为5~10mm 占 25%,10~16mm 占 25%,16~20mm 占 50%,即各组分比例为 1:1:2。

(4)四元粗骨料混合体系中,16~20mm 与 20~25mm两者比例对整体空隙率影响较小,在考虑骨料级配时可以直接考虑两者总量。

来源:砼学研究院

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