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一、细骨料概述
在水泥混凝土中，细骨料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。天然砂是由自然风化、水流冲刷、堆积形成的、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，按生存环境分河砂、海砂、山砂等。人工砂是人为加工处理得到的符合规格要求的细骨料，通常指石料加工过程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和细粉，或将石屑水洗得到的洁净的细骨料。混合砂是由天然砂、人工砂等按一定比例混合形成的细骨料的统称。
我国建筑用细骨料主要以河砂 (天然砂) 为主。天然砂是经过亿万年的时间形成的，是一种地方资源，在短时间内不能再生。随着我国基本建设的日益发展和农田、河道环境保护措施的逐浙加强，一些地区出现天然砂资源逐步减少、质量日益下降，供需矛盾日益突出。
为解决天然砂供需问题，从20世纪60年代起我国水电、建筑部门就开始用当地石材进行人工砂的生产工艺、技术性能和工程使用的研究，并开始工程应用。从70年代起我国贵州省已在建筑上大规模使用人工砂，并制定了地方标准。90年代以来，北京、天津、上海、重庆、广东、福建、浙江、云南、河南、河北、山西等十几个省市都有人工砂的生产线。通过几十年大量的使用研究和工程实践，证明了人工砂的使用在技术上是可靠的，只是耐磨性比天然砂配制的混凝土稍差，而各项力学性能则比天然砂配制的混凝土更好一些。美、英、日等工业发达国家使用人工砂也有几十年的历史，纳入国家标准的时间已近40年。
砂的技术要求主要有以下几个方面。
1. 砂中有害物质含量、坚固性
为保证混凝土的质量，混凝土用砂不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物。但实际上砂中常含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等有害物质，这些物质对混凝土的性能产生不良影响。砂的坚固性，是指砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。
2. 含泥量、泥块含量和石粉含量。
含泥量是指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于0.60mm的颗粒含量。石粉是指在人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量，其化学成分与母岩相同的物质。亚甲蓝试验MB值是用于判定人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量主要是泥土还是与母岩化学成分相同的石粉。
3. 粗细程度与颗粒级配。
砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的总体平均的粗细程度，通常用细度模数表示。砂的粗细程度与其总表面积有直接关系，在相同质量条件下，粒径小，总表面积就较大，粒径大，总表面积就较小。混凝土中砂的表面被水泥浆包裹，大粒径的砂所需包裹其表面的水泥浆数量就少，所以，用于混凝土的砂粒的粗细程度应尽可能选用粗些，同时也要综合考虑施工时的实际情况。
砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒相互之间的搭配比例。在混凝土中砂之间的空隙是由水泥浆所填充，为了节约水泥和提高混凝土强度，就应尽量减小砂粒之间的空隙。从图3-1可以看出，如果是相同粒径的砂，空隙就大（图3-1(a））；用两种不同粒径的砂搭配起来，空隙就减小了（3-1（b））；用三种不同粒径的砂搭配，空隙就更小了（3-1（c））。由此可见，只有适宜的颗粒分布，才能达到良好的级配要求。混凝土用砂应选用颗粒级配良好的砂。
图3-1 砂的颗粒级配
砂的粗细程度和颗粒级配用筛分法进行测定，筛分法是用一套孔径分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm、0.15mm的标准方孔筛，将500g干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得余留在各号筛上砂的质量（分计筛余量），并计算出各筛上的分计筛余百分率（分计筛余量占砂样总质量的百分数）及累计筛余百分率（各筛和比该筛粗的所有分计百分率之和）。
砂细度模数的计算公式如下：
（3-1）
细度模数越大，表示砂越粗。砂按细度模数分为粗砂、中砂、细砂。在3.7～3.1为粗砂，在3.0～2.3为中砂，在2.2～1.6为细砂。混凝土用砂的细度模数应控制在1.6～3.7之间。
应当注意，砂的细度模数只能反映砂的粗细程度，并不能反映砂的颗粒级配情况，细度模数相同的砂其颗粒级配不一定相同，甚至相差很大。因此，配制混凝土必须同时考虑砂的细度模数和颗粒级配。
表3-2 砂的颗粒级配区
|
累计筛余 筛孔尺寸 |
级 配 区 | ||
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I |
II |
III | |
|
4.75mm |
10～0 |
10～0 |
10～0 |
|
2.36mm |
35～5 |
25～0 |
15～0 |
|
1.18mm |
65～35 |
50～10 |
25～0 |
|
0.60mm |
85～71 |
70～41 |
40～16 |
|
0.30mm |
95～80 |
92～70 |
85～55 |
|
0.15mm |
100～90 |
100～90 |
100～90 |
注：①砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和0.60mm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5%。
②I区人工砂中0.15mm筛孔的累计筛余可以放宽到100～85，II区人工砂中0.15mm筛孔的累计筛余可以放宽到100～80，III区人工砂中0.15mm筛孔的累计筛余可以放宽到100～75。
图3-2 砂的级配曲线
砂的颗粒级配常以级配区和级配曲线表示。砂根据0.60mm方孔筛的累积筛余分成三个级配区，见表3-2和图3-2（级配曲线）。混凝土用砂的颗粒级配，应处于表3-2或图3-2的任何一个级配区内，否则认为砂的颗粒级配不合格。
处于II区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配制混凝土最理想的级配区，宜优先选用。当采用I区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性。当采用III区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。
4. 表观密度、堆积密度、空隙率、碱骨（集）料反应。
砂的的表观密度、堆积密度、空隙率应符合下列规定：表观密度应大于2500kg/m3，松散堆积密度应大于1350kg/m3，空隙率应小于47%。
碱骨料反应主要是由混凝土组成材料中水泥、外加剂及环境中的碱性氧化物（Na2O、K2O）与具有碱活性的骨料(含有活性SiO2)在潮湿环境下发生的膨胀性反应。经碱骨（集）料反应试验后，由砂制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试样龄期的膨胀率应小于0.10%。
二、 细骨料技术要求
细骨料应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的规定；混凝土用海砂应符合现行行业标准 《海砂混凝土应用技术规范》JGJ206的有关规定。
1.细骨料的规定
(1)泵送混凝土宜采用中砂，且300um筛孔的颗粒通过量不宜少于15%。
(2)对于有抗渗、抗冻或其他特殊要求的混凝土，砂中的含泥量和泥块含量分别不应大于3.0%和1.0%；坚固性检验的质量损失不应大于8%。
(3)对于高强混凝土，砂的细度模数宜控制在2.6～3.0范围之内，含泥量和泥块含量分别不应大于2.0%和0.5%。
(4)钢筋混凝土和预应力混凝土用砂的氯离子含量分别不应大于0.06%和0.02%。
(5)混凝土用海砂应经过净化处理。
(6)混凝土用海砂氯离子含量不应大于0.03%，海砂不得用于预应力混凝土。
(7)人工砂中的石粉含量应符合GB/T50164表2.2的规定。
(8)不宜单独采用特细砂作为细骨料配制混凝土。
(9)河砂和海砂应进行碱-硅酸反应活性检验；人工砂应进行碱-硅酸反应活性检验和碱-碳酸盐反应活性检验；对于有预防混凝土碱-骨料反应要求的工程，不宜采用有碱活性的砂。
2.细骨料的主要控制指标
细骨料质量主要控制项目应包括颗粒级配、细度模数、含泥量、泥块含量、坚固性、氯离子含量和有害物质含量；海砂主要控制项目除应包括上述指标外尚应包括贝壳含量：人工砂主要控制项目除应包括上述指标外尚应包括石粉含量和压碎值指标，人工砂主要控制项目可不包括氯离子含量和有害物质含量。
3.细骨料检验方法
颗粒级配、细度模数、含泥量、泥块含量、石粉含量 (人工砂做)、压碎值指标 (人工砂做)、贝壳含量 (海砂做)、氯离子含量、坚固性、有害物质含量均按JGJ52进行试验。
4.相关标准
JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》
JGJ26-2010 《海砂混凝土应用技术规范》
