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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第四章 骨料与矿物掺合料
4.1 复习笔记
【知识框架】
砂的物理性质 砂的表面特征及颗粒形状 细骨料 砂的粗细程度及颗粒级配 砂中的有害杂质 骨 砂的坚固性 料 与 粗骨料的表观密度、吸水率、空隙率 矿 石子的最大粒径及颗粒级配 物 掺 粗骨料 石子的颗粒形状及表面特征 合 石子的有害杂质 料 强度及坚固性 矿物掺合料的来源、种类及特点 矿物掺和料 粉煤灰 粒化高炉矿渣粉 常用矿物掺合料 硅灰 沸石粉
【重点难点归纳】
骨料是指均匀分布于混凝土的胶凝材料之中，起填充、支撑或改性作用的颗粒状材料。骨料是混凝土的重要组成部分，一般占混凝土材料总质量的70％～80％，它在混凝土中除起骨架作用以外，还具有减小混凝土收缩、提高混凝土弹性模量、改善混凝土耐久性等作用。
按来源不同，将骨料分为天然骨料、人造骨料和工业灰渣骨料三类。按颗粒尺寸大小不同，将骨料分为细骨料和粗骨料两类。普通混凝土多采用天然砂、石作骨料。
一、细骨料
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www.100xuexi.com 和工业灰渣砂，见表4-1-1。
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 将颗粒粒径在0.15mm至4.75mm范围内的骨料称为细骨料，它包括天然砂、人工砂
表4-1-1 天然砂、人工砂和工业灰渣砂
《建设用砂》（GB／T 14684—2011）标准将人工砂和工业灰渣砂统一划归为机制砂。 砂的性质对所配制混凝土的性能影响很大。为了保证混凝土的质量，要求所用砂具有稳定的物理性能、稳定的化学性能（不与水泥发生有害反应）、尽可能少的有害杂质含量、坚固耐久、良好的粒形及颗粒级配等。根据《建设用砂》（GB／T 14684—2011），砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三个类别，每个类别的物理、化学性质都有具体规定。
1．砂的物理性质
（1）表观密度、堆积密度、空隙率
砂子的表观密度（ρ0s）与矿物成分有关，一般常用的是石英河砂，其变动范围为2.60～2.70g／cm3，ρ0s大的砂结构致密，吸水率小。如ρ0s为2.46g／cm3、2.54g／cm3、2.62g／cm3、2.70g／cm3时，其吸水率分别为6.0％、3.5％、2.0％、1.0％。
砂子的堆积密度（ρ'0s）与砂子堆积的松紧程度和含水状态有关，其大小可以粗略地反映砂子的空隙率大小。干燥状态下砂的堆积密度为1350～1650kg／m3，一般可取1450kg／m3。
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 砂子空隙率（P'）的大小与其粒形、级配及含水率等有关。表面形状扁平或带有棱角的颗粒含量多，级配不良者，其空隙率较大。一般混凝土用砂的空隙率为40％～50％，级配良好的砂的空隙率可减小到35％～37％。细砂、特细砂的空隙率往往比中砂大，有时可高达52％。
（2）砂的含水状态与湿胀特性 ①含水状态
一般情况下，砂子不是绝对干燥的，或多或少地含有水分，砂子的含水情况有如图4-1-1所示的几种状态，见表4-1-2。
图4-1-1 砂石含水状态图
表4-1-2 砂子的含水状态
②湿胀特性
砂子处于润湿状态时，其颗粒表面吸附有一层水膜。开始时，随着砂子含水率增大，水
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 膜厚度增加，使砂子颗粒的体积增大，加之水膜的吸附作用导致颗粒滑动困难，小颗粒难以滑移填充大颗粒之间的空隙，使砂子空隙率增大，最终导致砂子的堆体积随含水率增大而膨胀，这种现象称为砂的湿胀特性。
砂子的湿胀量取决于砂的含水率和其细度，一般情况下，当砂含水率为5％～9％时，湿胀量可高达20％～25％。但是，当砂子的湿胀量达到最大后，若含水率继续增大，砂子颗粒表面的自由水过多，则水分会发生迁移流动，反而会使颗粒表面吸附的水膜减薄，同时水分流动会增大颗粒间的滑动，有助于小颗粒滑移填充大颗粒间的空隙，提高砂子颗粒的紧密堆积，最终导致砂子的堆体积又重新缩小。
2．砂的表面特征及颗粒形状
砂的表面特性主要指其表面的粗糙程度及孔隙特征等，这些特性将影响砂子与水泥石之间的粘结性能，从而影响混凝土拌合物的和易性、混凝土的强度，尤其是抗弯强度，这对于高强混凝土更为明显。机制砂的颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好；河砂、海砂长期受水的冲刷作用，颗粒多呈圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差。因而在水泥用量和水用量相同的情况下，前者拌制的混凝土流动性较差，但强度较高，而后者则反之。
3．砂的粗细程度及颗粒级配
砂的粗细程度和颗粒级配对混凝土拌合物及硬化混凝土的性能有很大影响，它们是评定砂质量的重要指标，在配制混凝土时，二者应同时予以考虑。
（1）砂的粗细程度
砂的粗细程度，即细度，是指不同大小砂粒混合在一起的总体粗细程度，通常用细度模数表示。根据细度模数大小，将砂子分为粗砂、中砂、细砂、特细砂等。配制混凝土用砂不宜过细，也不宜过粗，一般以中砂为宜。
砂的细度模数和颗粒级配情况可以通过砂的筛分试验测定。
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 筛分试验采用具有代表性的，通过9.50mm方孔筛的筛下烘干砂样，所用方孔筛为孔径逐级递减1／2的组合标准筛套筛（孔径分别是4.75mm，2.36mm，1.18mm，600μm，300μm，150μm）。筛分后计算出分计筛余百分率“a”—每级筛网上余留砂质量与试样总质量之比，以及累计筛余百分率“A”（简称累计筛余率）—某级筛子及其以上各级筛的分计筛余百分率a之和，计算方法见表4-1-3。
表4-1-3 累计筛余百分率与分计筛余百分率的关系
（4-1-1）
砂的细度模数Mx越大，表示砂越粗。将Mx=3.1～3.7时的砂定义为粗砂；将Mx=2.3～3.0时的砂定义为中砂；将Mx=1.6～2.2时的砂定义为细砂；将Mx=0.7～l.5时的砂定义为特细砂。
（2）砂的颗粒级配
砂的颗粒级配是指不同大小颗粒和数量比例的砂子的组合或搭配情况。砂子的级配良好，表明颗粒大小及比例搭配合理，可以达到较小颗粒填充较大颗粒间的空隙，通过逐级填充使砂子达到最紧密堆积，减小砂子的空隙率，不但可以节约水泥用量，而且可以提高混凝土性能。若砂子级配不好，颗粒大小接近，则无法形成相互填充空隙，则砂子空隙率较大，需要更多的水泥浆来填充，同时颗粒堆聚结构也不稳定，容易产生崩离现象。
砂的颗粒级配常用级配区表示。根据筛分试验结果，将砂的合理级配以600μm级的累
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王福川《土木工程材料》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第四~六章【圣才出品】
