建筑材料（第3版）：普通混凝土细骨料技术要求与评定

案例4：海砂对混凝土质量的影响及鉴别

细骨料的质量要求

混凝土用细骨料一般采用粒径小于4.75 mm的级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂（如河砂、海砂、山砂），也可采用机制砂。根据《建设用砂》（GB/T 14684—2011）和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ 52—2006），砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类砂用于强度等级大于C60的混凝土，Ⅱ类砂用于强度等级等于C30～C60的混凝土，Ⅲ类砂用于强度等级小于C30的混凝土。普通混凝土所用细骨料需满足的技术要求如下。

1.有害杂质含量

骨料中含有妨碍水泥水化或降低骨料与水泥石黏附性以及能与水泥水化产物产生不良化学反应的各种物质，称为有害杂质。细骨料中常含的有害杂质主要有泥土、泥块、云母、轻物质、硫酸盐、有机质以及硫化物等。

（1）含泥量、石粉含量及泥块含量。含泥量是指天然砂中粒径小于0.075 mm 的颗粒含量。石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075 mm 的颗粒含量。泥块含量是指粒径大于1.18 mm，经水浸洗、手捏后小于60μm 的颗粒含量。这些颗粒的存在影响混凝土的强度和耐久性。天然砂的含泥量和泥块含量应符合表5-2的规定。人工砂的石粉含量和泥块含量应符合表5-3的规定。

表5-2　天然砂含泥量和泥块含量

表5-3　人工砂石粉含量和泥块含量

（2）云母含量。云母呈薄片状，表面光滑，极易沿节理开裂，与水泥石黏附性极差，对混凝土拌合物的和易性及硬化后混凝土的抗冻性和抗渗性都有不利影响。

（3）轻物质含量。细骨料中轻物质是指表观密度小于2 000 kg/m3 的颗粒，如煤、褐煤等。

（4）有机质含量。天然砂中有时混杂有机物质，如动植物的腐殖质、腐殖土等，会延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。

（5）硫化物与硫酸盐含量。天然砂中常掺有硫铁矿（FeS2）或石膏（CaSO4·2 H2 O）的碎屑，如含量过多，将在已硬化的混凝土中与水化铝酸钙发生反应，生成水化硫铝酸钙晶体，导致体积膨胀，在混凝土内部产生破坏作用。

砂中云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等含量应符合表5-4的规定。

表5-4　部分有害物质限量

2.坚固性

混凝土中细骨料应具备一定的强度和坚固性。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后测定其质量损失，具体规定见表5-5；人工砂采用压碎指标法进行试验，具体规定见表5-6。

表5-5　坚固性指标

表5-6　压碎指标

3.表观密度、堆积密度、空隙率

砂表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2 500 kg/m3；松散堆积密度大于1 400 kg/m3；空隙率小于44%。(www.xing528.com)

4.粗细程度与颗粒级配

砂的颗粒级配试验

砂的粗细程度和颗粒级配会使所配制混凝土达到设计强度等级和节约水泥的目的。

（1）粗细程度。细骨料的粗细程度用细度模数Mx 来表示，由标准筛（筛孔尺寸为4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.60 mm、0.30 mm、0.15 mm 的筛）的各筛上的累计筛余百分率按下式计算，得出细度模数值后进行评定。

式中　Mx——细度模数；

　　　A1，A2，…，A6——分别为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15（mm）筛的累计筛余百分率（单位为%）。注意：带入式（5-1）时需去除%。

　　　Mx 越大，表示砂越粗，普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7～1.6，其中Mx＝3.1～3.7为粗砂，Mx＝2.3～3.0 为中砂，Mx＝1.6～2.2 为细砂，Mx＝16～2.1为特细砂。

骨料越粗大，则骨料的比表面积越小，所需用水量和水泥浆的数量越少。若保持用水量不变，混凝土拌合料的流动性会提高；若保持流动性和水泥用量不变，可以减少拌合用水量，从而使硬化后混凝土的强度和耐久性提高，变形值降低。若强度不变，可降低水泥用量，减少水化热和变形值。砂过粗时，会引起混凝土拌合物离析、分层。砂过细，则又会增加水泥用量或降低混凝土的强度，同时，对混凝土拌合物的流动性也不利。宜优先采用中砂（Mx＝2.3～3.0）和粗砂（Mx＝3.1～3.7），前者适合配制各种流动性的混凝土，特别适合配制流动性大的混凝土（如流态混凝土、泵送混凝土等）；后者则更宜配制低流动性的混凝土或富混凝土（水泥用量多的混凝土）。

（2）骨料的级配。级配表示大小颗粒的搭配程度。级配好，即搭配好，亦即大小颗粒之间的空隙率小。因此，级配好的骨料可降低水泥用量和用水量，有利于改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的强度、耐久性，减小混凝土的变形。粗骨料级配对性质的影响大于细骨料级配的影响。

混凝土用砂的级配根据《建设用砂》（GB/T 14684—2011）的规定划分为三个级配区，砂的级配区应符合表5-7或如图5-1所示的任何一个级配区所规定的级配范围。

表5-7　砂的分区及级配范围

Ⅰ区砂属于粗砂范畴，用Ⅰ区砂配制混凝土时应采用比Ⅱ区大的砂率，否则新拌混凝土内摩阻力较大、保水性差、不易捣实；Ⅱ区砂由中砂和一部分偏粗的细砂组成；Ⅲ区砂是由细砂和一部分偏细的中砂组成。用Ⅲ区砂配制混凝土时，应采用比Ⅱ区小的砂率。因用Ⅲ区砂配制的新拌混凝土黏性略大，较细软，易振捣成型，但由于Ⅲ区砂级配偏细，比表面积大，所以对新拌混凝土的和易性及硬化后混凝土的强度及耐久性影响均比较敏感。

图5-1　砂的级配分区

砂筛分析

某工地用500 g烘干砂样做砂的粗细程度和颗粒级配检测，筛分结果见表5-8，试判断该砂的粗细程度和颗粒级配情况。

表5-8　砂样筛分结果

解：1.计算砂样细度模数

2.判断砂样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0.60 mm 筛上的累计筛余率A4＝63%，在70%～41%之间，属于Ⅱ区；将计算的各累计筛余率与Ⅱ区标准逐一对照，由于各A 值均落入Ⅱ区内，因此该砂的级配良好。