2021工程造价专业《第一节 细骨料》

普通混凝土（简称为混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。

普通混凝土的四种基本组成材料： 一、水泥 二、水 三、砂子 四、石子

四种组成材料在混凝土中所起的作用： 砂、石：骨架作用；抑制混凝土的收缩。

水泥＋水→水泥浆： 水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙，形成混凝土。

凝结硬化前： 起填充、润滑、包裹的作用 凝结硬化后： 起胶结作用

骨料，按其粒径大小不同分为细骨料和粗骨料。 细骨料：粒径在150μm～之间的岩石颗粒； 粗骨料：粒径大于的称为粗骨料。

粗、细骨料的总体积占混凝土体积的70％～80％。 因此，为保证混凝土的质量，对骨料技术要求主要有：

1. 有害杂质含量少； 2. 良好的颗粒形状及表面特征， 3. 适宜的颗粒级配和粗细程度； 4. 性能稳定、坚固耐久等。

二、细骨料砂

一定义:

粒径在～之间的岩石颗粒。混凝土的细骨料主要采用天然砂或人工砂。 二分类:

天然砂：是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径 小于4．75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。分为：河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。

建筑工程中一般采用河砂作细骨料。

人工砂：是由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4．75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。

机制砂：天然岩石用机械轧碎、筛分后制成 混合砂：是由机制砂和天然砂混合制成的。

砂的规格：按细度模数M大小分为粗、中、细三种规格；

河砂、湖砂、山天然砂 砂 人工砂 机制砂 混合砂 砂、和淡化海砂

贝壳指的是5mm以下的被破碎了的贝壳。海砂中的贝壳对混凝土的和易性、强度及耐久性均有不同程度的影响，特别是对于C40以上的混凝土，两年后的混凝土强度明显下降，对于低等级混凝土影响小，因此C10及以下的混凝土用砂的贝壳含量可以不予规定。

砂的类别：按技术要求分为I类、Ⅱ类、Ⅲ类三种类别。 I类：宜用于强度等级＞C60的混凝土；

Ⅱ类：宜用于强度等级C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；

天然砂 河砂 海砂 颗粒多具棱角，表面粗糙，含泥量及有机杂质多。 颗粒表面光滑洁净，但海砂中常含有碎贝壳、湖砂 山砂 Ⅲ类：宜用于强度等级＜C30的混凝土和建筑砂浆。

（三）砂的技术要求： 1、有害杂质含量

配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。而砂中常含有一些有害杂质，如云母、粘土、淤泥、粉砂等，粘附在砂的表面，妨碍水泥与砂的粘结，降低混凝土强度；同时还增加混凝土的用水量，从而加大混凝土的收缩，降低抗冻性和抗渗性。一些有机杂质、硫化物及硫酸盐，它们都对水泥有腐蚀作用。

砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。 砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等，其含量应符合表4-3的规定。

1）云母为表面光滑的层、片状物质，它与水泥的粘结性差，影响混凝土的强度和耐久性；

2）硫化物及硫酸盐对水泥有侵蚀作用； 3）有机物影响水泥的水化硬化；

4）氯化钠等氯化物对钢筋有锈蚀作用。在一般情况下，海砂可以配制混凝土和钢筋混凝土，但由于海砂含盐量较大，对钢筋有锈蚀作用，故对钢筋混凝土，海砂中氯离子含量不应超过O．06％以干砂重的百分率计。预应力混凝土不宜用海砂。若必须使用海砂时，则应经淡水冲洗，其氯离子含量不得大于００２％。

砂中有害物含量过多时，应进行清洗或过筛，符合要求后方可使用。

2、含泥量、石粉含量和泥块含量

含泥量，是指天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量； 石粉含量，是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量； 泥块含量，则指砂中粒径大于，经水洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。

石粉的粒径虽小于75μm，但与天然砂中的泥成分不同，粒径分布不同，在使用中所起的作用也不同。

泥对混凝土是有害的，必须严格控制其含量。天然砂中的泥附在砂粒表面妨碍水泥与砂的粘结，增大混凝土用水量，降低混凝土的强度和耐久性，增大干缩。

人工砂中适量的石粉对混凝土质量是有益的。人工砂颗粒尖锐、多棱角，对混凝土的和易性不利，特别是低强度等级的混凝土和易性很差，而适量的石粉存在，可弥补这一缺陷。

根据国家标准，天然砂的含泥量和泥块含量及人工砂的石粉含量和泥块含量应分别符合表4-4和表4-5的规定。 3、砂的碱活性骨料

当粗骨料中夹杂着活性氧化硅活性氧化硅的矿物形式有蛋白石、玉髓和鳞石英等，含有活性氧化硅的岩石有流纹岩、安山

岩和凝灰岩等时，如果混凝土中所用的水泥又含有较多的碱，就可能发生碱骨料破坏。这是因为水泥中碱性氧化物水解后形成的氢氧化钠和氢氧化钾与骨料中的活性氧化硅起化学反应，结果在骨料表面生成了复杂的碱一硅酸凝胶。这样就改变了骨料与水泥浆原来界面，生成的凝胶是无限膨胀性的指不断吸水后体积可以不断肿胀，由于凝胶为水泥石所包围，故当凝胶吸水不断肿胀时，会把水泥石胀裂。这种碱性氧化物和活性氧化硅之间的化学作用通常称为碱骨料反应。重要工程的混凝土所使用的碎石或卵石应进行碱活性检验。经检验判定骨料有潜在危害时，则应遵守以下规定使用：①使用含碱量小于O．6％的水泥或采用能抑制碱－骨料反应的掺合料；②当使用含钾、钠离子的混凝土外加剂时，必须进行专门试验。目前最常用的检验方法是砂浆长度法：这种方法是用含活性氧化硅的骨料与高碱水泥制成1：2．25的胶砂试块，在恒温、恒湿中养护，定期测定试块的膨胀值，直到龄期1 2个月。如果在6个月中，试块的膨胀率超过0？05％或1年中超过 O．1％，这种骨料就认为是具有活性的。若骨料中含有活性碳酸盐，应用岩石柱法进行检验，经检验判定骨料有潜在危害时，不宜作混凝土骨料。另外粗骨料中严禁混入煅烧过的白云石或石灰石块

砂浆长度法试验过程

试样制备——称量、成型——养护——脱模——养护——测量初始长度——养护——测量各个龄期的长度（3d、7d、10d、14d）——计算膨胀率——评定结果 4、砂的坚固性

砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。

人工砂的压碎值指标是检验其坚固性及耐久性的一项指标。 经试验证明，中、低等级混凝土的强度不受压碎指标的影响，人工砂的压碎值指标对高等级混凝土抗冻性无显著影响，但导致耐磨性明显下降，因此将压碎值指标定为30%。

检验方法规定采用四个粒级筛分分别进行压碎，然后将四级

砂样进行总的压碎值指标计算。试验证明5~10mm颗粒级的压碎指标比其他粒级要明显大，总的趋势是粒级越大压碎指标越小，鉴于砂的定义，公称粒径以下的颗粒为砂，所以取公称粒径以下的颗粒分成公称粒~、~、~630μm、630~315 μm 四个粒级，每级试样1000g

试验步骤：

装模——防入加压块——加荷（500N/S至25N，5s）——筛分——计算单级压碎指标——计算四级砂样的总压碎指标。

压碎指标=通过了/总质量，所以压碎指标越小，砂越坚固 天然砂：用硫酸钠溶液检验，其质量损失应符合表4-8的规定。

人工砂：采用压碎指标法试验，压碎指标值应符合表4-9的规定。

压碎指标试验，是将一定质量烘干状态下单粒级的砂子，装入受压钢模内，以每秒钟500N的速度加荷，加荷至25N时稳荷5s后，以同样速度卸荷。然后用该粒级的下限筛进行筛分。

压碎指标↓越小，表示砂子抵抗受压破坏的能力↑越强，砂子越坚固↑。

（四）、砂的粗细程度和颗粒级配

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砂的粗细程度。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。

按细度模数M大小分为粗、中、细三种规格。

2、砂的颗粒级配：是指不同粒径和数量比例的砂子的组合或搭配情况。

砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。因为砼是靠骨料、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砼的密实度，所以一定要考虑的。

级配说白了就是各种粒径材料的【分布比例】， 大粒径的颗粒之间存在着空隙，这就要求用次一级粒径的材料来进行填充，而次一级粒径的颗粒之间也存在着空隙，这就要求用再次一级粒径的材料来进行填充，只有各种粒径材料的比例在某个范围内，才能形成密实的结构。因此，要求混凝土、无机结合料及沥青混凝土用集料必须满足一定的级配要求才可使用。

在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。

同样粒径的砂，空隙率最大；

两种粒径的砂搭配起来，空隙率就减小； 三种粒径的砂搭配，空隙率就更小。

因此，要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒合理搭配。

在拌制混凝土时，砂的颗粒级配和粗细程度应同时考虑。当砂中含有较多的粗粒径砂，并以适当的中粒径砂及少量细粒径砂填充其空隙，则可达到空隙及总表面积均较小，这样的砂比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实度与强度。 63、砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分方法进行测定。

用级配区表示砂的级配，用细度模数表示砂的粗细度。 筛分的方法：

①准备6个标准筛：方孔孔径为4．75mm、2．36mm、1．18mm、600μm、300μm、150μm

②将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称筛余量。（留在各筛上的砂量）

③计算：

分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6。各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率

累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6。各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和 见表4-6。

④计算砂的细度模数M：

MXA1A2A3A4A5A65A1100A1

⑤细度模数M↑越大，表示砂越粗↑ M=～为粗砂； M=～为中砂； M=～为细砂；

（5）砂的颗粒级配用级配区表示，以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性。

3、 2种方法判定砂级配的合格性

①颗粒级配区：根据600μm孔径筛的累计筛余百分率，划分成为l区、2区、3区三个级配区见表4-7。

普通混凝土用砂的颗粒级配，应处于表4-7中的任何一个级配区中，才符合级配要求。

②筛分曲线：以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横

坐标，根据表4-7的数值可以画出砂l、2、3三个级配区的筛分曲线如图4-3。

砂的筛分曲线完全落在三个级配区的任一区内，即可判定该砂级配的合格性。

当筛分曲线偏向右下方时，表示砂较粗；筛分曲线偏向左上方时，表示砂较细。

配制混凝土时，宜优先选用2区砂。

当采用l区砂时（偏粗），应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；

当采用3区砂时（偏细），宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。

砂的细度模数相同，颗粒级配可以不同，所以配制混凝土选用砂时，应同时考虑砂的细度模数和颗粒级配。

三、粗骨料

《建筑用卵石、碎石》GB／T14685—2021 （一）、分类

普通混凝土常用的粗骨料分卵石和碎石两类。

1）卵石：是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于的颗粒。

可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种，其中河卵石应用较多。

和易性好，但胶结能力较差

2）碎石：由天然岩石经破碎、筛分制成，也可将大卵石轧碎筛分制得。

与水泥粘结牢固，强度较高

卵石、碎石的规格按其粒径尺寸分为：单粒粒级和连续粒级。 卵石、碎石按技术要求分为：I类、Ⅱ类、Ⅲ类三种类别。 I类：宜用于强度等级＞C60的混凝土；

Ⅱ类：宜用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；

Ⅲ类：宜用于强度等级＜C30的混凝土。 （二）卵石和碎石的技术要求： 1、有害杂质含量

粗骨料中常含有一些有害杂质，如粘土、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机杂质。它们的危害作用与在细骨料中的相同。当粗骨料中夹杂着活性氧化硅，如果混凝土中所用的水泥又含有较多的碱，就可能发生碱骨料破坏。

卵石和碎石中不应混有泥块、淤泥、硫化物、硫酸盐、氯化物和有机质等杂物。

含泥量：指粒径小于75μm的颗粒含量；

泥块含量：指粒径大于4．75mm经水洗、手捏后小于2．36mm的颗粒含量。

符合表4-7规定。 2、强度

粗骨料在混凝土中起骨架作用，必须有足够的强度和坚固性。 为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。

碎石和卵石的强度，采用岩石立方体强度和压碎指标两种方法检验。当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行岩石抗压强度检验。在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时，也宜用岩石立方体强度作检验。对经常性的生产质量控制则可用压碎指标值检验。

1）立方体强度：用岩石立方体强度表示粗骨料强度。是将影响骨料与水泥石之间的粘结性能，进岩石制成5cm×5cm×5cm的立方体或直径与高均为5cm的圆柱体试件，在水饱和状态下，其抗压强度M３混凝土的水泥用量≯17０g，采用大骨料是有利的。（2）在普通配合比的结构混凝土中，

骨料粒径大于40mm并没有好处。

骨料最大粒径还受结构型式和配筋疏密。粒级的最大粒径也不能太大，《混凝土结构工程施工及验收规范》GB5020212021规定，最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同时，不得大于钢筋最小净距的3/4。砼实心板，最大粒径不宜超过板厚1/3，且不得超过40mm。

石子粒径过大，对运输和搅拌都不方便。 2）颗粒级配：

因为砼是靠骨料、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砼的密实度，所以一定要考虑的

粗骨料与细骨料一样，也要求有良好的颗粒级配，级配良好的石子可实现最密实的堆积。

以减小空隙率，增强密实性，从而可以节约水泥，保证混凝土的和易性及混凝土的强度。特别是配制高强度混凝土，粗骨料级配特别重要。

筛分试验：粗骨料的级配也是通过筛分试验来确定，其方孔标准筛为孔径、、、16mm、19mm、、、、、、及90mm共12个筛。分计筛余百分率及累计筛余百分率的计算与砂相同。

普通混凝土用碎石及卵石的颗粒级配应符合表4-13的规定。 粗骨料的级配有连续级配和间断级配两种。

连续级配（连续粒级）：按颗粒尺寸由小到大连续分级，每一级都有一定比例。且相邻粒径比值小于2；颗粒级差小（颗粒上、下限粒径之比接近2），拌合物易性好，不易发生离析，应用广泛。连续级配是石子由小到大连续分级，

间断级配（间断粒级）：在连续粒径中，人为剔除某些中间粒级，大颗粒的空隙由更小的颗粒去填充，颗粒级差大（颗粒上、下限粒径之比接近6），可最在限度发挥骨料的骨架作用，减少水泥用量。一般不单独使用

四、轻骨料 1、轻骨料的种类

1）天然轻骨料：浮石、火山渣。 2）工业废料：粉煤灰陶粒，膨胀矿渣珠。

3）人造轻骨料：页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩。煤矸石可用来烧结轻骨料。

2、轻骨料的技术要求

（1）堆积密度：堆积密度<1000g/m3 （2）颗粒级配和细度模数 （3）强度

轻粗骨料的强度，通常采用“筒压法”测定其筒压强度。筒压强度是间接反映轻骨料颗粒强度的一项指标，对相同品种的轻骨料，筒压强度与堆积密度常呈线性关系。但筒压强度不能反映轻骨料在混凝土中的真实强度，因此，技术规程中还规定采用强度标号来评定轻粗骨料的强度。

筒压强度用筒压法测定。

强度等级按立方体抗压标准强度划分为十一等级。 对于轻骨料混凝土，由于轻骨料自身强度较低，因此其强度的决定因素除了水泥强度与水灰比（水灰比考虑净用水量）外，还取决于轻骨料的强度。与普通混凝土相比，采用轻骨料会导致混凝土强度下降，并且骨料用量越多，强度降低越大，其表观密度也越小。

轻骨料混凝土的另一特点是，由于受到轻骨料自身强度的，因此，每一品种轻骨料只能配制一定强度的混凝土，如要配制高于此强度的混凝土，即使降低水灰比，也不可能使混凝土强度有明显提高，或提高幅度很小。 （4）吸水率

轻骨料的吸水率一般都比普通砂石料大，因此将显著影响混

凝土拌合物的和易性、水灰比和强度的发展。在设计轻骨料混凝土配合比时，必须根据轻骨料的一小时吸水率计算附加用水量。

轻骨料吸水率较大，对工作性影响较大。 国标规定：粉煤灰陶粒不大于22%， 粘土陶粒、页岩陶粒不大于10%。

轻骨料吸水能力较强，要加强浇水养护，防止早期干缩开裂。 （二）轻骨料混凝土

《轻骨料混凝土技术规程》（JCJ51—90）规定，由轻质粗骨料、细骨料配制而成的干表观密度不大于1950g/m3的混凝土，称为轻骨料混凝土。其具有密度小、保温性好、抗震性好，适用于高层及大跨度建筑。

轻骨料混凝土按细骨料不同，又分为全轻混凝土和砂轻混凝土。