粒径小于4.75 mm的集料称为细集料。混凝土的细集料主要采用天然砂，有时也采用人工砂。天然砂根据产源不同，可分为河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。山砂富有棱角，表面粗糙，与水泥浆黏结力好，但含泥量和有机杂质含量较多。海砂颗粒表面圆滑，比较洁净，但常混有贝壳碎片，而且含盐分较多，对混凝土中的钢筋有锈蚀作用。河砂介于山砂和海砂之间，比较洁净，而且分布较广，一般工程上大都采用河砂。人工砂是用岩石轧碎筛选而成，富有棱角，比较洁净，但石粉和片状颗粒较多且成本较高。在铁路混凝土中，若就近没有河砂和山砂，则常用由白云岩、石灰岩、花岗岩和玄武岩爆破、机械轧碎而成的机制砂。
图4.1 混凝土结构示意图
砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类砂宜用于强度等级大于C60的混凝土，Ⅱ类砂宜用于强度等级C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土，Ⅲ类砂宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。
根据国家标准《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）的规定，混凝土用砂应尽量选用洁净、坚硬、表面粗糙有棱角、有害杂质少的砂。具体质量要求如下：
1.有害杂质含量
天然砂中常含有淤泥、黏土块、云母、轻物质、硫化物、硫酸盐、有机质、氯化物及草根、树叶、煤块、炉渣等有害杂质，这些杂质过多会影响混凝土的质量。
（1）含泥量、泥块含量和石粉含量。砂的含泥量是指天然砂中粒径小于 75 μm的颗粒含量，泥块含量是指砂中原粒径大于1.18 mm，经水浸洗、手捏后小于600 μm的颗粒含量。
这些细微颗粒有的可在集料表面形成包裹层，阻碍集料与水泥凝胶体的黏结；有的则以松散的颗粒存在，极大地增加了集料的表面积，从而增加了用水量。特别是体积不稳定的黏土颗粒，干燥时收缩，潮湿时膨胀，对混凝土有很大的破坏作用。
石粉含量是指人工砂中粒径小于75 μm的颗粒含量，其矿物组成和化学成分与母岩相同。过多的石粉会妨碍水泥与集料的黏结，从而导致混凝土的强度、耐久性降低。但研究和实践表明：在混凝土中掺入适量的石粉，对改善混凝土细集料颗粒级配、提高混凝土密实性有很大的益处，进而提高混凝土的综合性能。
天然砂的含泥量和泥块含量应符合表4.1的规定。
表4.1 天然砂的含泥量和泥块含量（GB/T 14684—2011）
人工砂的石粉含量和泥块含量应符合表 4.2 的规定。亚甲蓝试验是用于检测人工砂中粒径小于75 μm的颗粒主要是泥土还是石粉的一种试验方法。
表4.2 人工砂的石粉含量和泥块含量表（GB/T 14684—2011）
注：根据使用地区和用途，在试验验证的基础上，可由供需双方协商确定。
（2）有害物质含量。云母呈薄片状，表面光滑，与水泥黏结不牢，且易风化，会降低混凝土强度；硫酸盐、硫化物将对硬化的水泥凝胶体产生腐蚀；有机物通常是植物腐烂的产物，妨碍、延缓水泥的正常水化，降低混凝土强度；氯盐引起混凝土中钢筋锈蚀，破坏钢筋与混凝土的黏结，使混凝土保护层开裂。密度小于2 g/cm3的轻物质（如煤屑、炉渣），会降低混凝土的强度和耐久性。为了保证混凝土的质量，上述有害物质的含量应符合表4.3的规定。
表4.3 砂中有害物质的限量（GB/T 14684—2011）
2.坚固性
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。根据国家标准《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）的规定，天然砂的坚固性用硫酸钠溶液法检验，砂样经5次干湿循环后的质量损失应符合表5.4的规定。
表4.4 砂的坚固性指标（GB/T 14684—2011）
3.颗粒级配和粗细程度
砂的颗粒级配是指砂中大小颗粒互相搭配的情况。如果大小颗粒搭配适当，小颗粒的砂恰好填满中等颗粒砂的空隙，而中等颗粒的砂又恰好填满大颗粒砂的空隙，这样彼此之间互相填满，使得砂的总空隙率降到最小，因此砂的级配良好也就意味着砂的空隙率较小。
砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起后的总体粗细程度。通常有粗砂、中砂和细砂之分。(www.xing528.com)
在相同质量条件下，若粗粒砂较多，砂就显得粗些，砂的总表面积就越小，相应的包裹砂子的水泥浆数量也越少。但若砂中的粗粒砂过多，而中小颗粒的砂又搭配的不好，那么砂的空隙率就会很大。因此，混凝土用砂，应同时考虑颗粒级配和粗细程度两个因素，宜采用级配良好的中砂或粗砂。
砂的颗粒级配和粗细程度常用筛分析的方法来测定。筛分析法是用一套标准筛，将砂子试样依次进行筛分，标准筛由孔径为9.50 mm、4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、600 μm、300 μm和150 μm的7只筛子组成，将500 g干砂由粗到细依次过筛，然后称得余留在各个筛子上的砂子质量为分计筛余量；各分计筛余量占砂子试样总质量的百分比称为分计筛余百分比，分别用a1、a2、a3、a4、a5、a6表示；各筛上及所有孔径大于该筛的分计筛余百分比之和称为累计筛余百分比，分别用A1、A2、A3、A4、A5和A6表示，它们的关系见表4.5。
表4.5 分计筛余和累计筛余的关系
注：m为砂子试样的总质量，m=m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7。
根据国家标准《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）的规定，砂按600 μm筛孔的累计筛余率（A4）可分为3个级配区，A4＝71%～85%为Ⅰ区，A4＝41%～70%为Ⅱ区，A4＝16%～40%为Ⅲ区，建筑用砂的实际颗粒级配（各A值）应处于表4.6中的任何一个级配区内，说明砂子的级配良好。但表中所列的累计筛余率，除4.75 mm和600 μm筛外，允许有超出分区界线，但其总量不应大于5%，否则为级配不合格。
表4.6 砂的颗粒级配（GB/T 14684—2011）
注：砂的级配除4.75 mm和600 μm筛档外,可以略有超出,但各级累计筛余超出值总和应不大于5%。
Ⅰ区砂粗粒较多，保水性较差，宜于配制水泥用量较多或流动性较小的普通混凝土。Ⅱ区砂颗粒粗细程度适中，级配最佳。Ⅲ区砂颗粒偏细，用它配制的普通混凝土拌和物黏聚性稍大，保水性较好，容易插捣，但干缩性较大，表面容易产生微裂纹。
以累计筛余百分比为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，根据表 4.6 的规定，可画出3个级配区的筛分曲线，如图 4.2 所示。当试验砂的筛分曲线落在3个级配区之一的上、下线界限之间时，可认为砂的级配合格。
用筛分方法来分析细集料的颗粒级配，只能对砂的粗细程度做出大致的区分，而对于同一个级配区内粗细程度不同的砂，则需要用细度模数来进一步评定砂的粗细程度。
砂的粗细程度用细度模数Mx来表示，即
图4.2 砂的级配曲线
式中 Mx——砂的细度模数；
A1，A2，A3，A4，A5，A6——各筛的累计筛余百分比（%）。
细度模数越大，表示砂越粗。按细度模数将砂分为粗砂 Mx＝3.7～3.1，中砂 Mx＝3.0～2.3，细砂Mx＝2.2～1.6。
【例 4.1】 某工地用500 g烘干砂样做筛分析试验，筛分结果如表 4.7 所示，试判断该砂的粗细程度和级配情况。
表4.7 砂样筛分结果
解 （1）计算细度模数。
（2）判断粗细程度和级配情况。
因为Mx＝2.8，在2.3～3.0之间，所以该砂为中砂。
由于该砂在600 μm筛上的累计筛余A4＝63.2%，在41%～70%，属Ⅱ区；又将计算的各累计筛余A值与Ⅱ区标准逐一对照，各A值均落入Ⅱ区内，因此该砂的级配良好。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
