混凝土和沥青混合料的骨料

由于骨料主要用作填料, 而且价格相对低廉, 重要的是它们要尽可能多地占用体积, 以尽量减少浆料的体积。在混凝土混合物的情况下, 必须达到适当的尺寸分布, 以使浆料的体积最小化。均匀分布 (类似大小的粒子) 将需要更多的粘贴来填充空隙, 而不是适当的分级 (许多大小的粒子) 聚合。一个适当的分级聚合包含所有大小的粒子, 所以很少的空间需要被粘贴填充。此外, 颗粒的大小分布将对新鲜混凝土的性能产生重大影响, 包括其流动性, 或容易放置在形式和 finishability 的能力, 或获得良好的平坦表面的能力耐磨性特点。

经过多年的现场经验和实验室测试, 已开发出适合于粗、细骨料分级的推荐幅度曲线。在这些曲线中, 水平轴指的是颗粒的大小, 在左边和粗骨料 (或岩石) 右侧有细骨料或沙子。垂直轴表示小于给定大小的粒子的累计百分比。由于实际原因, 最佳分布被指定为范围。例如, 非常细的沙子必须有最多85% 的粒子与16的大小 (1.118 毫米) 或以下, 而非常粗糙的沙子必须有最多55% 的颗粒低于这个大小。因此, 实际骨料混合将有大约55% 至85% 的粒子通过1.18 毫米筛。

对于这两种类型的骨料, 这些范围是通过在指定的标准尺寸下进行筛检, 并按筛孔的降序顺序进行的, 以确定给定尺寸的骨料数量及其累积分布。最小的筛子, 通过它, 整个总量的总和的总和, 被称为最大的规模的合计, 而筛通过其中95% 的聚合通过给予名义最大 size 的总和。在分级曲线中隐藏的一个重要关系是, 在混合过程中, 骨料的总表面积需要涂上水, 以获得适当的可加工性。如果有太多的细颗粒, 表面积将会很高, 大量的水将被用上涂层的粒子, 导致更硬的混凝土混合, 更难放置。

对于细骨料, 通常计算细度模数(FM)。细度模数被定义为从4号到100号筛的重量所占百分比的总和, 除以100。细度模量的典型值从大约2.3 到3.1 不等, 前者包括更多的细颗粒和后者的粗颗粒。FM 的应用可能会有很大的变化。例如, FM 可能低至 1.8, 用于砌筑砂浆, 其中不含粗骨料, 需要更大的 finishability。

混凝土搅拌设计非常容易受水含量的影响, 由于粗骨料和细集料通常都是在露天和风雨中储存的, 因此有必要对骨料中存在的微量水进行核算。四环境情况通常被认可。烤箱干燥条件, 顾名思义, 发生后, 聚集已放置在烤箱足够长的时间和高温, 使所有的水蒸发。空气干燥条件出现时, 一些, 但不是所有的内部毛孔填补。饱和表面干(SSD) 条件出现时, 所有的内部毛孔饱和, 但表面干燥。SSD 条件是用来作为混合设计的参考, 是通过浸泡在水中的骨料, 直到所有的内部毛孔饱和, 然后干燥所有粒子的表面。这可以做一个小的努力, 粗骨料, 但很难做的细骨料, 因为它是不可能得到所有的沙子颗粒表面干燥, 而不绘制出水从内部毛孔。另外, 可以使用坍落度测试来测量精骨料的 SSD, 如协议部分所述。为此, 一个锥形模具填充砂或骨料, 然后包装。模具翻转并拆卸。如果它略微衰退, 它就处于 SSD 状态。如果模具保持其形状, 则骨料处于潮湿或潮湿状态。潮湿或潮湿的情况发生后, 骨料已经浸泡在水中足够长的时间, 所有内部毛孔饱和, 表面是湿的。在实际操作中, 骨料将在潮湿 (太多的水) 或空气干燥 (太少水) 的设计 SSD 条件。因此, 在混合之前, 需要调整水的数量。

虽然从烘箱干燥到潮湿的水分含量很小 (主要在4% 到6% 的范围内), 但典型混凝土组合中的骨料数量远远大于水, 通常在25到1的范围内。因此, 即使骨料含水量的微小差异也会对需要添加的总水量产生巨大影响, 以维持一定的水-水泥比, 这是用来控制混凝土混合物强度和耐久性的主要变量。聚合的吸收能力定义为:

(Eq 1)

重量W样品的含水量定义为:

(Eq 2)

体积比重被定义为单位体积的总量 (包括孔隙中的水) 与在规定温度下等量无气蒸馏水的质量的比值。这与明显的特定引力形成对比, 它具有相似的定义, 但不包括孔隙中的水体积。大块比重是一个重要的聚合特性, 因为混合通常是由成分的体积或重量来指定的, 因此, 从一组措施到另一个是至关重要的。比重的值被引用为在烘箱干燥或饱和表面干燥条件。在前一种情况下, 大块比重是烘箱的质量除以体积的水量等于 SSD 骨料体积。在后一种情况下, ssd 体积比重是饱和表面-干质量除以体积的水量等于固态硬盘集料量。多数骨料在2.3 和3.0 之间有一个大比重 SSD。

影响骨料来源选择的其他主要特征是化学惰性和耐磨性。化学惰性是可取的, 以避免问题, 如硫酸盐攻击和碱硅酸盐反应, 这导致了巨大的损失, 在过去, 因为它们是问题, 表面多年后, 混凝土铸造。耐磨性是指骨料颗粒在不受磨损或车辙的情况下, 能够抵御行人和车辆交通的恶化。这些特性的测试超出了这个实验室的范围, 不会被讨论。

含水率和比重 (用于细骨料)

1. 获得大约1公斤空气干燥细骨料 (沙子) 并且安置它在一个平的金属平底锅。沙子应该在220°F 以上的温度下在烤箱中干燥至少24小时, 以蒸发所有的水。
2. 通过在风干的沙子上洒几滴水, 并彻底搅拌, 将细骨料带到 SSD 状态。
3. 将锥形模具牢牢地固定在扁金属盘上, 直径大。
4. 将沙子的一部分松散地放在模具中, 填充到溢出点上, 然后堆在模具顶部的额外沙子。
5. 用25滴夯杆轻轻地将沙子捣成模子。开始每滴水约 0.2, 在上面的沙子。允许杆在每个下落自由地跌倒。在每次跌落后将起始高度调整为新的表面标高, 并将水滴均匀地分布在表面上。
6. 从底座周围清除松散的沙子, 并通过垂直升降来去除模具。当沙子略微衰退时, 它表明它已经达到饱和的表面干燥状态。如果圆锥保持其模具形状, 沙子仍然在潮湿的条件和过程需要重复使用较少的水。这是一个尝试错误的过程。
7. 取大约 400 g 的 SSD 骨料。记录 SSD 样品的准确重量 (D)。
8. 装满500毫升水的烧瓶, 记录水和瓶子的重量 (B)。水温应约为 73, 3^oF (23, 1.5^oC)。
9. 从烧瓶中清空水, 将整个 SSD 砂样添加到烧瓶中。把水壶里的水装满1/2。应用真空和轧制动作, 消除聚集的空气。此操作至少要5分钟。
10. 将烧瓶中的水填满500毫升的标记。记录烧瓶的总重量 (以克计) 加上水加上骨料 (C)。
11. 根据加权 B、C 和 D 计算大体积比重 (SSD), 并将计算值与典型值进行比较, 以确保所获得的数据是准确的。
12. 将烧瓶的全部内容倒入平底锅中, 放入烤箱中。必要时还可以使用额外的自来水来清洗烧瓶中的所有骨料。24小时后, 返回并测量烘箱干骨料 (A) 的重量。

筛分析 (用于细骨料)

1. 获得干骨料的适当重量。对于细骨料, 使用约400克。
2. 按以下顺序装配8直径尺寸的筛: #4, #8, #16, #30, #50, #100, 平底锅。
3. 将聚合体放在筛栈的顶部, 盖上盖子。正确地保护在机械振动筛中的筛, 并打开振动筛五分钟。
4. 对每个筛上保留的材料进行称量, 包括在平底锅上保留的重量, 并记录在数据表上。如果这些重量的总和不在0.1% 倍于使用的筛子的数量 (0.6%) 的原始的样品重量, 做法应该重复。否则,使用在平底锅中保留的重量的总和来计算每个筛子上保留的百分比。
5. 计算所保留的累计百分比和通过每个筛的百分比。在下面的示例图中, 从渐变图的实验中绘制出细骨料的级配曲线。
6. 计算细骨料的细度模量。

表 1: 细骨料水分测试数据

从上述数据 (表 1) 中, 具体的重力值和吸收计算如下 (表 2):
表观比重 (干) = a/(B + C)
大块比重 (干) = A/(B + D C)
大块比重 (SSD) = d/(B + D C)
吸收 = (D a)/a) x 100%

表 2: 水分测试结果摘要

表3说明了细度模数的计算。细度模量的解释可能是它代表了材料被保留的组的 (加权) 平均筛, 100 号是第一个, 第二个50号, 等等。因此, 对于3.00 的 FM 的沙子, 筛子 30 (第三个筛子) 将是平均筛子大小在被保留的总和。在我们的例子中, 细度模数为2.92 表示我们的骨料样品中有许多细小的颗粒, 因为高细度的弹性模量表明许多微粒被困在较小的筛子中。

表 3: 测定细度模数的样品计算方法

砂细度模数 = 累计% retained/100
= (12.2 + 28.5 + 40.7 + 54.9 + 73.2 + 93.5)/100 = 3.02
* #200 筛网不应包括在计算 FM。

三本实验研究了混凝土混合料中骨料的重要特性。第一个是水分含量和吸收能力。这些数量是必要的, 以适当地确定要添加到混凝土混合物的水量。 第二个特征是比重。这个值是需要的, 因为有时需要从体积到重量, 反之亦然, 在配料混凝土混合。第三个特征是大小分布或级配。为了保证混凝土配合物的可加工性和经济性在水泥中的使用, 宜采用硅酸盐水泥混凝土混合物中骨料的适当级配。 对于沥青混凝土, 适当的级配将不仅影响沥青混合料的可加工性和经济性, 而且会显著影响其强度和其它整体性能。

在混凝土和沥青混合料的设计中, 最好尽量利用细和粗骨料, 因为它们是这些混合物中最便宜的组分。 混凝土混合料在许多建筑项目中使用, 从建造桥梁到发电厂和工业设施不等。 适当使用分级, 含水量和细度模数将导致持久和高效的基础设施项目。