混凝土用机制砂石料质量标准及检测方法.docx

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混凝土用机制砂石料质量标准及检测方法

2011年05月13日

　　人工砂在生产过程中，不可避免地要产生一定量的石粉。

一些人将人工砂混凝土的大用水量归咎于石粉，认为石粉对混凝土是有害的，其实这是错误的。

人工砂尖锐的颗粒形状对混凝土和砂浆的和易性是很不利的，尤其是强度等级低的混凝土和砂浆的和易性很差，而适量石粉的存在便弥补了这一缺陷。

我们应该改进对石粉的认识，更好地利用其配制良好的混凝土和砂浆。

　　石粉的定义标准石粉的定义是：

加工前经除土处理，加工后形成粒径小于75μm，其矿物质组成和化学成分与被加工母岩相同的物质。

GB/T14648-1993将0.08mm以下颗粒含量划分为“泥”，这一方法用于天然砂尚可，石粉的粒径虽然小于0.08mm，但是石粉与天然砂中的泥成分不同，粒径分布不同，起到的作用也不同，天然砂中的泥土对混凝土和砂浆是有害的，必须控制其含量，而适量的石粉对混凝土和砂浆是有利的，人工砂在开采和生产过程中由于各种因素或多或少会掺入泥土，而这又是目测和传统含泥量检测所不能区分的，国外许多国家都用亚甲蓝实验评定黏土成分含量，我国新标准中也特别规定了测人工砂石粉含量必须先进行亚甲蓝MB值的检验或快速检验，这样就避免了因人工砂石粉泥土含量过高而给混凝土及水泥制品带来的负作用。

干法机制砂中石粉的作用机理混凝土中若存在大量的孔隙，这对于混凝土的强度发展、抗冻、抗渗等方面是不利的。

石粉不具有活性，但是石粉的粒径一般在75μm以下，从而具有微集料填充效果。

在人工砂混凝土中，石粉填充了其中的孔隙，可以较明显改善混凝土的孔隙特征，改善浆——集料界面结构。

资料表明，石粉在水泥水化过程中起到一定的晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化，并参加水泥的水化反应，生成水化碳铝酸钙，并阻止钙矾石向单硫型的水化硫铝酸钙转化。

而粒径在0.08mm以下的石粉可以与水泥熟料生成水化碳铝酸钙，从而导致混凝土晶相会有不同程度的改变，提高水泥水化产物的结晶化程度，进而提高混凝土的密实性，使混凝土的综合性能得以改进。

石粉对混凝土和易性的影响泵送混凝土用砂石粉含量宜控制在8%～15％左右，级配越合理，石粉含量越高，混凝土和易性越好，沁水率越低，尤其是低强度等级混凝土更为明显，混凝土刚出机时看上去略有“蓬松”的感觉，流动度扩展时间较天然砂拌制的混凝土略长。

石粉对混凝土强度的影响据有关试验表明：

（1）机制砂制成的混凝土中小于0.075mm骨料（石粉）含量在特定范围内提高时会增加混凝土的抗压强度，而用天然砂制成的混凝土中小于0.075mm骨料含量则对抗压强度无明显改善；

（2）当配合比、石粉含量相同时机制尾矿砂较天然砂早期、后期强度均有明显提高。

含有石粉的机制砂对混凝土耐久性、渗透性的影响机制砂粒形越方正，级配越好，在一定范围内石粉含量越高，就可以保证骨料能够被有效压实，混凝土拌合物更黏稠。

混凝土破型后显示砂浆部分水化反应充分，胶结状态优于天然砂，特细颗粒有效填充空隙，能阻止液体的流动、减少渗透。

同时，由于防止了化学物质和液体侵入混凝土中，提高了其耐久性。

石粉在机制砂中的含量人工砂中石粉含量的限值规定是争议较大的问题，很多学者都致力于石粉含量的试验与研究。

国标中对石粉含量严格限制为3%、5%、7%，比天然砂含泥量相对放宽2%，但实际生产中可以再进一步放宽这种限制，很多研究表明，在低标号混凝土中石粉含量高达15%～18%时混凝土仍然具有很好的性能，并且在碾压混凝土中，只有高石粉含量才能满足工作性的要求。

但在高标号混凝土中，对人工砂中的石粉应进行严格的限制，因为在高标号混凝土中水灰比较小，石粉的存在严重影响了混凝土的工作性，一般人工砂石粉含量限制在5%以下。

用石灰石生成的人工砂，按不同的石粉掺量配制等水灰比的混凝土，配制低标号混凝土的石粉掺量可以放宽限定，高含量石粉配制混凝土是可行的，并且能够得到工作性好、综合性能高的混凝土。

目前，人工制砂工艺可分为湿法和干法两种，而湿法制砂通过水洗，不仅使石粉含量很难控制，而且洗走的并非只是75μm以下的颗粒，同时，还洗走了包括150μm、300μm，600μm的颗粒。

所以说，水洗的结果一是浪费，二是破坏了人工砂的自然级配，不利于达到骨料的最大密实。

而干法制砂不仅节约了水资源，而且通过选粉机对砂进行分选，能有效控制石粉的含量，使得砂的细度模数达到最佳。

另外所分离出来的石粉还可用于公路改性沥青或路基垫层，使资源得到高效综合利用，实现零排放。

　　1总则

　　1.0.1为在普通混凝土中合理使用天然砂,人工砂和碎石、卵石，保证普通混凝土用砂、石的质量,制定本标准。

　　1.0.2本标准适用于一般工业与民用建筑和构筑物中普通混凝土用砂的质量要求和检验。

　　1.0.3对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构所用的砂、石，应进行碱活性检验。

　　1.0.3砂和石的质量要求和检验,除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

　　2术语、符号

　　2.1术语

　　2.1.1天然砂naturalsand

　　由自然条件作用而形成的,公称粒径小于5mm的岩石颗粒。

按其产源不同,可分为河砂、海砂和山砂。

　　2.1.2人工砂artificialsand

　　岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的，公称粒径小于5mm的岩石颗粒。

　　2.1.3混合砂mixedsand

　　由天然砂与人工砂按一定比例组合而成的砂。

　　2.1.4碎石crushedstone

　　由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的，公称粒径大于5mm的岩石颗粒。

　　2.1.5卵石gravel

　　由自然条件作用而形成的，公称粒径大于5.00mm的岩石颗粒。

　　2.1.6含泥量dustcontent

　　砂、石中公称粒径小于80μm颗粒的含量。

　　2.1.7砂的泥块含量claylumpcontentinsands

　　砂中公称粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后变成小于630μm的颗粒的含量。

　　2.1.8石的泥块含量claylumpcontentinstones

　　石中公称粒径大于5.mm，经水洗、手捏后变成小于2.50mm的颗粒的含量。

　　2.1.9石粉含量crusherdustcontent

　　人工砂中公称粒径小于80μm，且其矿物组成和成分与被加工母岩石相同的颗粒含量。

　　2.1.10表观密度apparentdensity

　　骨料颗粒单位体积（包括内封闭孔隙）的质量。

　　2.1.11紧密密度tightdensity

　　骨料安规定方法颠实后单位体积的质量。

　　2.1.12堆积密度bulkdensity

　　骨料在自然堆积状态下单位体积的质量。

　　2.1.13坚固性soundness

　　骨料在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。

　　2.1.14轻物质lightmaterial

　　砂中表观密度小于2000kg/m3的物质。

　　2.1.15针、片状颗粒elongatedandflakyparticle

　　凡岩石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。

平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值。

　　2.1.16压碎值指标crushingvalueindex

　　人工砂、碎石或卵石抵抗压碎的能力。

　　2.1.17碱活性骨料alkali-activeaggregate

　　能在一定条件下与混凝土中的碱发生化学反应导致混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏的骨料。

　　2.2符号

　　——碎石或卵石的压碎指标值。

　　δsa——人工砂压碎值指标；

　　——试件在t天龄期的膨胀率；

　　——试件浸泡t天的长度变化率；

　　——细度模数；

　　——表观密度；

　　c——紧密密度；

　　L——堆积密度；

　　ωb——贝壳含量；

　　ωc——含泥量；

　　ωc,L——泥块含量；

　　ωcl——氯离子含量；

　　ωf——石粉含量；

　　ωl——轻物质含量；

　　ωm——云母含量；

　　ωp——碎石或卵石中针、片状颗粒含量；

　　ωwa——吸水率

　　ωwc——含水率；

　　mt——试样在一个筛上的剩留量；

　　MB——人工砂中亚甲蓝测定值。

　　3质量要求

　　3.1砂的质量要求

　　3.1.1砂的粗细程度按细度模数μf分为粗、中、细、特细四级,其范围应符合以下规定：

　　粗砂：

μf=3.7～3.1

　　中砂：

μf=3.0～2.3

　　细砂：

μf=2.2～1.6

　　特细砂：

μf=1.5～0.7

　　3.1.2砂筛应采用方孔筛。

砂的公称粒径、砂筛筛孔的公称真径和方孔筛筛孔边长应符合表3.1.2-1的规定。

　　表3.1.2-1砂的公称粒径、砂筛筛孔的公称直径和方孔筛筛孔边长尺寸

　　砂的公称粒径

　　砂筛筛孔的公称直径

　　方孔筛筛孔边长

　　5.00m

　　5.00mm

　　4.75mm

　　2.50mm

　　2.35mm

　　1.25mm

　　1.18mm

　　630μm

　　500μm

　　315μm

　　300μm

　　160μm

　　150μm

　　80μm

　　75μm

　　除特细砂外，砂的颗粒级配可按公称直径630μm筛孔的累计筛余量（以质量百分率计,下同）,分成三个级配区（见表3.1.2-2），且砂的颗粒级配应处于表3.1.2.2中的某一区内。

　　砂的实际颗粒级配与表3.1.2-2中的累计筛余相比,除公称粒径的5.00mm和630μm（表3.1.2-2斜体所标数值）的累计筛余外，其余公称粒径的累计筛余可稍有超出分界线,但总超出量不应大于5%。

　　当天然砂的实际颗粒级配不符合要求时，宜采取相应的技术措施，并经试验证明能确保混凝土质量后，方允许使用。

　　表3.1.2-2砂颗粒级配区

　　累级

　　计配

　　筛区

　　余（%）

　　公称粒径

　　Ⅰ区

　　Ⅱ区

　　Ⅲ区

　　5.00mm

　　10～0

　　2.50mm

　　35～5

　　25～0

　　15～0

　　1.25mm

　　65～35

　　50～10

　　25～0

　　630μm

　　85～71

　　70～41

　　40～16

　　315μm

　　95～80

　　92～70

　　85～55

　　160μm

　　100～90

　　配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。

当采用I区砂时,应提高砂率,并保持足够的水泥用量,满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时,宜适当降低砂率,当采用特细砂时，应符合相应的规定。

　　配制泵送混凝土,宜选用中砂。

　　3.1.3天然砂中含泥量应符合表3.1.3的规定。

　　表3.1.3天然砂中含泥量

　　混凝土强度等级

　　≥C60

　　C55≈C30

　　≤C25

　　含泥量（按重量计%）

　　≤2.0

　　≤3.0

　　≤5.0

　　对有抗冻、抗渗或其它特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂,含泥量应不大于3.0%。

　　3.1.4砂中的泥块含量应符合表3.1.4的规定。

　　表3.1.4砂中的泥块含量

　　混凝土强度等级

　　≥C60

　　C55≈C30

　　≤C25

　　含泥量（按重量计%）

　　≤0.5

　　≤1.0

　　≤2.0

　　对于有抗冻、抗渗或其它特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂,其泥块含量不应大于1.0%。

　　3.1.5人工砂或混合砂中石粉含量应符合表3.1.5的规定：

　　表3.1.5人工砂或混合砂中石粉含量

　　混凝土强度等级

　　≥C60

　　C55≈C30

　　≤C25

　　石粉含量

　　MB＜1.4（合格）

　　≤5.0

　　≤7.0

　　≤10.0

　　MB≥1.4（不合格）

　　≤2.0

　　≤3.0

　　≤5.0

　　3.1.6砂的坚固性应采用硫酸钠溶液检验,试样经5次循环后，其质量损失应符合表3.1.6的规定。

　　表3.1.6砂的坚固性指标

　　混凝土所处的环境条件及其性能要求

　　5次循环后的重量损失（%）

　　在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土

　　对于有抗疲劳、耐磨、、抗冲击要职的混凝土

　　有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土

　　≤8

　　其它条件下使用的混凝土

　　≤10

　　3.1.7人工砂的总压碎值指标应小于30%。

　　3.1.8当砂中如含有云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质时,其含量应符合表3.1.8的规定。

　　表3.1.8砂中的有害物质限值

　　项目

　　质量指标

　　云母含量（按重量计,%）

　　≤2.0

　　轻物质含量（按重量计,%）

　　≤l.0

　　硫化物及硫酸盐含量

　　（折算成SO3按重量计,%）

　　≤1.0

　　有机物含量（用比色法试验）

　　颜色不应深于标准色,当颜色深于标准色时,应按水泥胶砂强度试

　　验方法进行强度对比试验,抗压强度比不应低于0.95。

　　对于有抗冻、抗渗要求的混凝土,砂中云母含量不应大于1.0%。

　　当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时,应进行专门检验,确认能满足混凝土耐久性要求后,方能采用。

　　3.1.9对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构用砂，应采用砂浆棒（快速法）或砂浆长度法进行骨料的碱活性检验。

经上述检验判断为有潜在危害时，应控制混凝土中的碱活性检验。

经上述检验判断为有潜在危害时，应控制混凝土中的碱含量不超过3kg/m3,或采用能抑制碱-骨料反应的有效措施。

　　3.1.10砂中氯离子含量应符合下列规定：

　　1对于钢筋混凝土用砂，其氯离子含量不得大于0.06%（以干砂的质量百分率计）；

　　2对于预应力混凝土用砂，其氯离子含量不得大于0.02%（以干砂的质量率计）。

　　3.1.11海砂中贝壳含量应符合表3.1.11的规定。

　　混凝土强度等级

　　≥C40

　　C35～C30

　　C25～C15

　　贝壳含量（按质量计，%）

　　≤C3

　　≤5

　　≤8

　　对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂，其贝壳含量不应大于5%。

　　3．2石的质量要求

　　3.2.1石筛应采用方孔筛。

石的公称粒径、石筛筛孔的公称直径与方孔筛筛孔边长应符合表3.2.1-1的规定。

　　表3.2.1-1石筛筛孔的公称直径与方孔筛尺寸（mm）

　　石的公称粒径

　　石筛筛孔的公称直径

　　方孔筛筛孔边长

　　2.50

　　2.36

　　5.00

　　4.75

　　10.0

　　9.5

　　16.0

　　20.0

　　19.0

　　25.0

　　26.5

　　31.5

　　40.0

　　37.5

　　50.0

　　53.0

　　63.0

　　80.0

　　75.0

　　100.0

　　90.0

　　碎石或卵石的颗粒级配,应符合表3.2.1-2的要求。

混凝土用石应采用连续粒级。

　　单粒级宜用于组合成满足要求级配的连续粒级,也可与连续粒级混合使用,以改善其级配或配成较大粒度的连续粒级。

　　当卵石的颗粒级配不符合本标准表3.2.1-2要求时，应采取措施并经试验证实能确保工程质量后，方允许使用。

　　表3.2.1-2碎石或卵石的颗粒级配范围

　　级

　　配

　　情

　　况

　　公称

　　粒级

　　（mm）

　　累计筛余按重量计（%）

　　方孔筛筛孔尺寸（mm）

　　2.36

　　4.75

　　9.5

　　16.0

　　19.0

　　26.5.

　　31.5

　　37.5

　　53.0

　　63.0

　　75.0

　　连

　　续

　　粒

　　级

　　5～10

　　95～100

　　80～100

　　0～15

　　5～16

　　95～100

　　85～100

　　30～60

　　0～10

　　5～20

　　95～100

　　90～100

　　40～80

　　0～10

　　5～25

　　95～100

　　90～100

　　30～70

　　0～5

　　5～31.5

　　95～100

　　90～100

　　70～90

　　15～45

　　0～5

　　5～40

　　95～100

　　70～90

　　30～65

　　0～5

　　单

　　粒

　　级

　　10～20

　　95～100

　　85～100

　　0～15

　　16～31.5

　　95～100

　　85～100

　　0～10

　　20～40

　　95～100

　　80～100

　　0～10

　　31.5～63

　　95～100

　　75～100

　　45～75

　　0～10

　　40～80

　　95～100

　　70～100

　　30～60

　　0～10

　　3.2.2碎石或卵石中针、片状颗粒含量应符合表3.2.2的规定。

　　针、片状颗粒含量表3.2.2

　　混凝土强度等级

　　≥C60

　　C55～C30

　　小≤C25

　　针、片状颗粒含量,按重量计（%）

　　≤8

　　≤15

　　≤25

　　混凝土强度等级

　　≥C60

　　C55～C30

　　≤C25

　　针、片状颗粒含量（按质量计，%）

　　≤0.5

　　≤1.0

　　≤2.0

　　对于有抗冻、抗渗或其它特殊要求的的混凝土，其所用碎石或卵石的含泥量不应大于1.0%。

当碎石或卵石的含泥是非黏土质的石粉时，其含混量可由表3.2.3的0.5%、1.0%、2.0%,分别提高到1.0%、l.5%、3.0%；

　　3.2.4碎石或卵石中的泥块含量应符合表3.2.4的规定。

　　碎石或卵石中的泥块含量表3.2.4

　　混凝土强度等级

　　≥C60

　　C55～C30

　　≤C25

　　泥块含量（按质量计，%）

　　≤0.2

　　≤0.5

　　≤0.7

　　对于有抗冻、抗渗和其它特殊要求的强度等级小于C30的混凝土,其所用碎石或卵石的泥块含量应不大于0.5%；

　　3.2.5碎石的强度可用岩石的抗压强度和压碎值指标表示。

岩石的抗压强度应比所配制的混凝土强度至少高20%。

当混凝土强度等级大于或等于C60时，应进行岩石抗压强度检验,岩石强度首先应由生产单位提供，工程中可采用压碎值指标进行质量控制。

碎石的压碎值指标宜符合表3.2.5-1的规定。

　　表3.2.5-1碎石的压碎值指标

　　岩石品种

　　混凝土强度等级

　　碎石压碎值指标（%）

　　沉积岩

　　C60～C40

　　≤C35

　　≤10

　　≤16

　　变质岩或深成的火成岩

　　C60～C4O

　　≤C35

　　≤12

　　≤20

　　喷出的火成岩

　　C60～C40

　　≤C35

　　≤13

　　≤30

　　注：

沉积岩包括石灰岩、砂岩等。

变质岩包括片麻岩、石英岩等。

深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩

　　和橄榄岩等。

喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。

　　卵石的强度用压碎值指标表示。

其压碎值指标宜符合表3.2.5-2的规定采用。

　　表3.2.5-2卵石的压碎指标值

　　3.2.6碎石和卵石的坚固性应用硫酸钠溶液法检验,试样经5次循环后,其质量损失应符合表3.2.6的规定。

　　表3.2.6碎石或卵石的竖固性指标

　　混凝土所处的环境条件及其性能要求

　　5次循环后的质量量损失（%）

　　在严寒及寒冷地区室外使用,并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土，有腐蚀性介质作用或经常处于水位变化区的地下结构或有抗疲劳、耐磨、抗冲击等要求的混凝土

　　≤8

　　在其它条件下使用的混凝土

　　≤l2

　　3.2.7碎石或卵石中的硫化物和硫酸盐含量,以及卵石中有机物等有害物质含量应符合表3.2.7的规定。

　　碎石或卵石中的有害物质含量表3.2.7

　　项目

　　质量要求

　　硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3,按质量计，%）

　　≤1.0

　　卵石中有机物含量（用比色法试验）

　　颜色应不深于标准色。

当颜色深于标准色时,应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95。

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