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一、細骨料概述

在水泥混凝土中，細骨料是指粒徑小于4.75mm的天然砂、人工砂。天然砂是由自然風化、水流沖刷、堆積形成的、粒徑小于4.75mm的岩石顆粒，按生存環境分河砂、海砂、山砂等。人工砂是人為加工處理得到的符合規格要求的細骨料，通常指石料加工過程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和細粉，或将石屑水洗得到的潔淨的細骨料。混合砂是由天然砂、人工砂等按一定比例混合形成的細骨料的統稱。

我國建築用細骨料主要以河砂 (天然砂) 為主。天然砂是經過億萬年的時間形成的，是一種地方資源，在短時間内不能再生。随着我國基本建設的日益發展和農田、河道環境保護措施的逐浙加強，一些地區出現天然砂資源逐步減少、質量日益下降，供需矛盾日益突出。

為解決天然砂供需問題，從20世紀60年代起我國水電、建築部門就開始用當地石材進行人工砂的生産工藝、技術性能和工程使用的研究，并開始工程應用。從70年代起我國貴州省已在建築上大規模使用人工砂，并制定了地方标準。90年代以來，北京、天津、上海、重慶、廣東、福建、浙江、雲南、河南、河北、山西等十幾個省市都有人工砂的生産線。通過幾十年大量的使用研究和工程實踐，證明了人工砂的使用在技術上是可靠的，隻是耐磨性比天然砂配制的混凝土稍差，而各項力學性能則比天然砂配制的混凝土更好一些。美、英、日等工業發達國家使用人工砂也有幾十年的曆史，納入國家标準的時間已近40年。

砂的技術要求主要有以下幾個方面。

1. 砂中有害物質含量、堅固性

為保證混凝土的質量，混凝土用砂不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊、爐渣等雜物。但實際上砂中常含有雲母、輕物質、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物等有害物質，這些物質對混凝土的性能産生不良影響。砂的堅固性，是指砂在自然風化和其他外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力。

2. 含泥量、泥塊含量和石粉含量。

含泥量是指天然砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。泥塊含量是指砂中原粒徑大于1.18mm，經水浸洗、手捏後小于0.60mm的顆粒含量。石粉是指在人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量，其化學成分與母岩相同的物質。亞甲藍試驗MB值是用于判定人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量主要是泥土還是與母岩化學成分相同的石粉。

3. 粗細程度與顆粒級配。

砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起的總體平均的粗細程度，通常用細度模數表示。砂的粗細程度與其總表面積有直接關系，在相同質量條件下，粒徑小，總表面積就較大，粒徑大，總表面積就較小。混凝土中砂的表面被水泥漿包裹，大粒徑的砂所需包裹其表面的水泥漿數量就少，所以，用于混凝土的砂粒的粗細程度應盡可能選用粗些，同時也要綜合考慮施工時的實際情況。

砂的顆粒級配是指不同粒徑的砂粒相互之間的搭配比例。在混凝土中砂之間的空隙是由水泥漿所填充，為了節約水泥和提高混凝土強度，就應盡量減小砂粒之間的空隙。從圖3-1可以看出，如果是相同粒徑的砂，空隙就大（圖3-1(a））；用兩種不同粒徑的砂搭配起來，空隙就減小了（3-1（b））；用三種不同粒徑的砂搭配，空隙就更小了（3-1（c））。由此可見，隻有适宜的顆粒分布，才能達到良好的級配要求。混凝土用砂應選用顆粒級配良好的砂。

圖3-1 砂的顆粒級配

砂的粗細程度和顆粒級配用篩分法進行測定，篩分法是用一套孔徑分别為4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm、0.15mm的标準方孔篩，将500g幹砂試樣由粗到細依次過篩，然後稱得餘留在各号篩上砂的質量（分計篩餘量），并計算出各篩上的分計篩餘百分率（分計篩餘量占砂樣總質量的百分數）及累計篩餘百分率（各篩和比該篩粗的所有分計百分率之和）。

砂細度模數的計算公式如下：

（3-1）

細度模數越大，表示砂越粗。砂按細度模數分為粗砂、中砂、細砂。在3.7～3.1為粗砂，在3.0～2.3為中砂，在2.2～1.6為細砂。混凝土用砂的細度模數應控制在1.6～3.7之間。

應當注意，砂的細度模數隻能反映砂的粗細程度，并不能反映砂的顆粒級配情況，細度模數相同的砂其顆粒級配不一定相同，甚至相差很大。因此，配制混凝土必須同時考慮砂的細度模數和顆粒級配。

表3-2 砂的顆粒級配區

注：①砂的實際顆粒級配與表中所列數字相比，除4.75mm和0.60mm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應小于5%。

②I區人工砂中0.15mm篩孔的累計篩餘可以放寬到100～85，II區人工砂中0.15mm篩孔的累計篩餘可以放寬到100～80，III區人工砂中0.15mm篩孔的累計篩餘可以放寬到100～75。

圖3-2 砂的級配曲線

砂的顆粒級配常以級配區和級配曲線表示。砂根據0.60mm方孔篩的累積篩餘分成三個級配區，見表3-2和圖3-2（級配曲線）。混凝土用砂的顆粒級配，應處于表3-2或圖3-2的任何一個級配區内，否則認為砂的顆粒級配不合格。

處于II區級配的砂，其粗細适中，級配較好，是配制混凝土最理想的級配區，宜優先選用。當采用I區砂時，應提高砂率，并保持足夠的水泥用量，以滿足混凝土的和易性。當采用III區砂時，宜适當降低砂率，以保證混凝土強度。

4. 表觀密度、堆積密度、空隙率、堿骨（集）料反應。

砂的的表觀密度、堆積密度、空隙率應符合下列規定：表觀密度應大于2500kg/m3，松散堆積密度應大于1350kg/m3，空隙率應小于47%。

堿骨料反應主要是由混凝土組成材料中水泥、外加劑及環境中的堿性氧化物（Na2O、K2O）與具有堿活性的骨料(含有活性SiO2)在潮濕環境下發生的膨脹性反應。經堿骨（集）料反應試驗後，由砂制備的試件應無裂縫、酥裂、膠體外溢等現象，在規定的試樣齡期的膨脹率應小于0.10%。

二、 細骨料技術要求

細骨料應符合現行行業标準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法标準》JGJ52的規定；混凝土用海砂應符合現行行業标準 《海砂混凝土應用技術規範》JGJ206的有關規定。

1.細骨料的規定

(1)泵送混凝土宜采用中砂，且300um篩孔的顆粒通過量不宜少于15%。

(2)對于有抗滲、抗凍或其他特殊要求的混凝土，砂中的含泥量和泥塊含量分别不應大于3.0%和1.0%；堅固性檢驗的質量損失不應大于8%。

(3)對于高強混凝土，砂的細度模數宜控制在2.6～3.0範圍之内，含泥量和泥塊含量分别不應大于2.0%和0.5%。

(4)鋼筋混凝土和預應力混凝土用砂的氯離子含量分别不應大于0.06%和0.02%。

(5)混凝土用海砂應經過淨化處理。

(6)混凝土用海砂氯離子含量不應大于0.03%，海砂不得用于預應力混凝土。

(7)人工砂中的石粉含量應符合GB/T50164表2.2的規定。

(8)不宜單獨采用特細砂作為細骨料配制混凝土。

(9)河砂和海砂應進行堿-矽酸反應活性檢驗；人工砂應進行堿-矽酸反應活性檢驗和堿-碳酸鹽反應活性檢驗；對于有預防混凝土堿-骨料反應要求的工程，不宜采用有堿活性的砂。

2.細骨料的主要控制指标

細骨料質量主要控制項目應包括顆粒級配、細度模數、含泥量、泥塊含量、堅固性、氯離子含量和有害物質含量；海砂主要控制項目除應包括上述指标外尚應包括貝殼含量：人工砂主要控制項目除應包括上述指标外尚應包括石粉含量和壓碎值指标，人工砂主要控制項目可不包括氯離子含量和有害物質含量。

3.細骨料檢驗方法

顆粒級配、細度模數、含泥量、泥塊含量、石粉含量 (人工砂做)、壓碎值指标 (人工砂做)、貝殼含量 (海砂做)、氯離子含量、堅固性、有害物質含量均按JGJ52進行試驗。

4.相關标準

JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法标準》

JGJ26-2010 《海砂混凝土應用技術規範》

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