機制砂進階篇，干貨滿滿！（上）

　　你真的懂機制砂嗎?看完這100問，來和我一起做“機制砂達人”吧!

　　1什么是機制砂?

　　答：經除土處理，由機械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75mm的巖石、礦山尾礦、工業廢渣顆粒。但不包括軟質巖石、風化巖石的顆粒。俗稱人工砂。混合砂指由機制砂和天然砂混合制成的砂。

　　2機制砂有哪些技術質量指標?

　　答：機制砂的主要技術指標有：顆粒級配、細度模數、石粉含量、空隙率、表觀密度、堆積密度、亞甲藍(MB)值、壓碎值指標、云母含量、輕物質含量等16項技術指標。

　　3機制砂有哪些國家或行業技術標準?

　　答：機制砂相關的主要國家或行業技術標準有：GB/T14684—2011《建筑用砂》、GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》、JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量標準及檢驗方法》、JGJ/T241-2011《人工砂混凝土應用技術規范》、DB50/5030-2004《機制砂混合砂混凝土應用技術規程》(重慶) 、JT/T819-2011《公路工程水泥混凝土用機制砂》、DBJ52-55-2008《貴州省高速公路機制砂高強混凝土技術規程》、JTGE42-2005《公路工程集料試驗規程》。

　　4什么是細度模數?

　　答：反映機制砂顆粒粗細程度的技術指標。細度模數越大，表示砂子越粗。機制砂的規格按細度模數(Mx)分為粗、中、細、特細四種，其中：1)粗砂的細度模數為：3.7—3.1，平均粒徑為0.5mm以上;2)中砂的細度模數為：3.0—2.3，平均粒徑為0.5mm—0.35mm;3)細沙的細度模數為：2.2—1.6，平均粒徑為0.35mm—0.25mm;4)特細沙的細度模數為：1.5—0.7，平均粒徑為0.25mm以下。

　　5機制砂中有哪些有害物質?

　　答：機制砂中常見的有害物質是云母、輕物質(如樹葉、木塊、煤)、有機物、硫化物及硫酸鹽等，這些物質對混凝土性能產生影響，含量都要求嚴格控制。

　　6機制砂中有害物質云母含量要求≤2%，為什么要作為重要質量指標加以控制?

　　答：因為云母呈薄片裝，表面光滑，極易沿節理開裂，因此與水泥石的粘結性能極差，若含量過量對混凝土和易性、強度及砂漿抗凍性產生較大影響，比如云母含量5%時，強度下降15%以上。花崗巖類作為機制砂料源時要引起重視。

　　7什么是機制砂顆粒級配?

　　答：機制砂的顆粒級配是指顆粒各粒徑的搭配比例。

　　8機制砂顆粒級配劃分為Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區三個區間，如何判定機制砂級配屬于哪個區間?

　　答：根據公稱粒徑0.6mm方篩孔累計篩余量百分比，當該百分比值落于哪個區間，就屬于哪區砂。也就是說0.6mm的公稱粒徑作為區間控制粒級。

　　9什么是針、片狀顆粒?

　　答：凡是機制砂顆粒的長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒;厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒。其中平均粒徑是指該粒級上、下限粒徑的平均值。

　　10什么是機制砂石粉，石粉含量有什么要求?

　　答：石粉是指機制砂中粒徑小于75μm的成分與被加工母巖相同的顆粒。一般普通混凝土要求石粉含量小于10%，高強混凝土要求小于5%。

　　11國外機制砂標準對石粉含量有什么要求?

　　答：國外標準對機制砂石粉含量及粒徑的界定均存在差異，石粉粒徑界定方面：美國、日本、澳大利亞等國石粉界定粒徑為0.075毫米;英國、法國等國則為0.063毫米;石粉含量方面：美國標準規定石粉含量最高限值為5-7%;日本則為7%;澳大利亞則為25%;英國則為15%;法國則12-18%;這種不同是考慮的角度不同造成的。

　　12機制砂壓碎值指標有什么要求?

　　答：機制砂壓碎值是檢驗其堅固性與耐久性的一項指標。標準要求壓碎值指標為30%。壓碎值指標較低會導致混凝土耐磨性明顯下降。

　　13砂子細度模數與顆粒級配的關系?

　　答：砂子細度模數和顆粒級配是兩個不同的概念，他們既有聯系又有本質區別，他們的關系是：1)顆粒級配相同，細度模數相同;2)細度模數相同，級配不一定相同;3)砂的三個級配區并不準確對應于與砂的粗、中、細的程度劃分。

　　14公路工程機制砂技術標準中，如何分類?他們的適應范圍又是什么?

　　答：機制砂可分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。Ⅰ類宜用于強度等級大于或等于C60的混凝土，Ⅱ類宜用于強度等級大于或等于C30、小于C60及有抗凍、抗滲要求的混凝土，Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土。

　　15石屑與機制砂的區別是什么?

　　答：在母巖相同的情況下，石屑與機制砂的主要區別是石屑顆粒更加不規則，用水量會增加較多，石粉含量更高且波動更大，可能更易降低混凝土拌合物性能及強度。

　　16什么是機制砂亞甲藍(MB)值?

　　答：用于判定機制砂中粒徑小于0.075mm顆粒含量主要是泥土還是與被加工母巖化學成分相同的石粉的指標。機制砂亞甲藍值要求MB≤1.4，宜控制在1.0以下為好。

　　17哪些巖石可以用于機制砂石生產?

　　答：機制砂石(碎石)的制砂原料通常用花崗巖、玄武巖、河卵石、鵝卵石、安山巖、流紋巖、輝綠巖、閃長巖、砂巖、石灰巖等品種。其制成的機制砂按巖石種類區分，也存在有強度和用途的差異。

　　18自然界巖石分為哪幾個種類?

　　答：自然界巖石分為三類，它們分別是：第一類是巖漿巖(火成巖)，由巖漿噴發而形成的、一般質地堅硬、均一;第二類是沉積巖(水成巖)，是經風化、搬運、沉積和成巖等一系列地質作用而形成的，其特點是一般為層狀分布結構，同一時期性質相近;第三類是變質巖，是在已有巖石的基礎上，經過變質混合作用后形成的，其特點兼具上述巖石及自身特性。

　　19巖石硬度如何分級?

　　答：根據莫氏硬度分級，巖石軟硬程度分為十級： 1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)螢石 5)磷灰石 6)正長石 7)石英8)黃玉 9)剛玉 10)金剛石。

　　20何為巖石的強度，巖石強度又分為哪幾類?

　　答：巖石的強度是巖石抵抗外力破壞的能力，也以“帕斯卡”為單位，用符號Pa表示。巖石受力作用破壞，表現為壓碎、拉斷和剪切等，故有抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度等。

　　21機制砂料源巖石對其抗壓強度有什么要求?

　　答：機制砂料源母巖強度首先應由生產需求或工程項目單位提供，一般火成巖不應小于100MPa，變質巖不應小于80MPa，水成巖(沉積巖)不應小于60MPa。對配制C50及以上混凝土的機制砂，其母巖抗壓強度與混凝土強度等級之比不應小于1.5。

　　22如何區分巖石的風化等級?

　　答：巖石的風化等級分為微風化、弱風化、強風化、全風化四個等級，一般用風化系數進行表示。風化系數小于kf≤0.4的巖石，強度也小于常30MPa;風化較強的巖石色澤陳舊，基本可用手折斷，用鎬可以挖掘，手搖鉆不易鉆進，錘擊聲為啞聲等宏觀特點。

　　23機制砂表觀密度、松散堆積密度、空隙率有何要求?

　　答：機制砂表觀密度不小于2500kg/m3;松散堆積密度不小于1400 kg/m3;空隙率不大于44%。

　　24機制砂石粉含量與細度模數的關系是什么?

　　答：機制砂細度模數越小，顆粒總體上就越細，石粉含量就越多，即石粉含量與細度模數成反比，生產中通過增加石粉含量來降低細度模數的方法是不可取的。

　　25何為砂石骨料?

　　答：砂石骨料是建設工程中砂、卵(礫)石、碎石、塊石、料石等材料的統稱。粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料，即我們常說的石子或碎石，粒徑小于4.75mm的骨料稱為細骨料，又稱為砂或機制砂。砂石骨料是建設工程中混凝土和堆砌石等構筑物的主要建筑材料。

　　26機制砂出廠檢驗項目有哪些?

　　答：機制砂的出廠檢驗項目是：顆粒級配、細度模數、松散堆積密度、石粉含量(含亞甲藍試驗)、泥塊含量、壓碎值指標。

　　27什么是顆粒比表面積，機制砂石比表面積狀況如何?

　　答：比表面積是指單位質量物料所具有的總面積，分外表面積、內表面積兩類，國標單位㎡/g。機制砂石是指外表面積，不規則顆粒比表面積較大，加大用水量和水泥漿體用量。

　　28什么是再生骨料?

　　答：廢混凝土經破碎、加工、篩分后，所得粒徑為5~40 mm的骨料為再生粗骨料，粒徑0.5~5mm的骨料為再生細骨料。

　　29再生骨料有什么特點?

　　答：再生骨料具有顆粒棱角多、表面粗糙、組分中還含有硬化水泥砂漿，加上原料來源主要是廢棄混凝土，因此其內部結構微裂紋多，孔隙率大、吸水率大、堆積密度小、空隙率大、壓碎指標高等特點。

　　30什么是再生混凝土，它有哪些基本特點?

　　答：再生混凝土是再生骨料部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。一般來說，這種混凝土用水量較大、硬化后的強度低、彈性模量低，而且抗滲性、抗凍性、抗碳化能力、收縮、徐變和抗氯離子滲透性等耐久性能均低于普通混凝土。

　　31國外標準如何對再生粗骨分級?

　　答：RILEM于1998 年發布的再生混凝土規范：以再生粗骨料表觀密度、吸水率等特性作為劃分其等級的評價指標，并按再生粗骨料的來源將其劃分為三個等級，一級再生粗骨料主要來源是廢棄砌體材料，二級再生粗骨料主要來源是廢棄混凝土，三級再生粗骨料則主要源自混合材料。

　　32廢混凝土、磚石及工業廢渣是否可以生產機制砂?

　　答：廢混凝土、磚石及工業廢渣經過專門設備經過分揀、清洗、破碎、篩分等工藝過程，生產出機制砂。但當前行業內主要還是用于生產再生粗骨料。

　　33機制砂出現的原因是什么?

　　答：機制砂生產及應用主要有四個方面的原因：1)大型或專項建設工程對砂石骨料質量要求嚴格且用量巨大、天然砂石難以滿足要求;2)天然砂石資源過度消耗，供給逐漸短缺;3)天然砂質量低劣不穩定，且價格高，且低值和區域性特別明顯;4)環境保護需要，減少或禁止開采河沙、山砂。

　　34從目前來看，推廣應用機制砂的優勢是什么?

　　答：機制砂的主要優勢是：一、機制砂料源固定、穩定，專業化和批量化的生產方式，保證了機制砂產品的質量相對穩定。二、有較好的級配，原料成分可選擇;顆粒級配穩定、可調整;粒形可改善。三、有固定的生產場所，適合工業信息化管理和環境治理。四、可利用各種礦山廢石、建筑垃圾以及工業廢渣等生產機制砂，既減少了環境污染的問題，又提高了自然資源利用率。

　　35為什么山砂和海砂的質量比河砂差?

　　答：一般山砂風化較嚴重，含泥較多，含有機雜質和輕物質也較多;海砂中常含有貝殼等雜質，另外所含氯鹽、硫酸鹽、鎂鹽會引起鋼筋的腐蝕，這些物質都影響混凝土性能。故質量較河砂差。

　　36機制砂經常需要取樣檢測，如何對機制砂進行取樣?

　　答：機制砂檢測取樣的一般方法為：1)在料堆上取樣時，取樣部位應均勻分布。取樣前先將取樣部位表面鏟除，然后從不同部位抽取大致等量的砂8份，組成一組樣品。2)從皮帶運輸機上取樣時應用接料器在皮帶運輸機機尾的出料處定時抽取大致等量的砂4份，組成一組樣品。3)從火車汽車貨船上取樣時從不同部位和深度抽取大致等量的砂8份，組成一組樣品。

　　37機制砂試驗環境和試驗用篩的要求是什么?

　　答：機制砂試驗環境要求實驗室的溫度應保持在(20±5)℃，試驗用篩應滿足GB/T6003.1和GB/T6003.2中方孔試驗篩的規定，篩孔大于4.00的試驗篩應采用穿孔板試驗篩。

　　38機制砂石粉含量是生產的必檢項目，主要的檢測方法有哪些?

　　答：機制石粉含量一般有水洗法和干篩法兩種試驗方法，代表性的是美國ASTM C 136 或AASHTO T 27適用于干篩。ASTM C 117 或從AASHTOT 11適用于水篩。然而我國一直是在水泥混凝土集料或瀝青路面集料，都直接采用干篩方法，0.075 ㎜篩通過量不經水洗確定，所以準確性較差。干篩法主要適用于水泥混凝土用集料。并且還要結合亞甲藍值的檢測結果綜合評價。

　　39機制砂的推廣應用，在其質量及生產方面面臨哪些問題?

　　答：目前主要面臨的問題有：

　　1)粒形不好,針片狀過多,受巖石材質及設備類型限制較大;

　　2)顆粒級配較差，細度模數偏大;3)石粉含量較高，水洗除泥粉又面臨級配不合理、顆粒較粗等問題;

　　4)觀念落后，部分地區依然用風化的山砂和石屑經水洗或簡單加工作為機制砂;

　　5)生產過程中能耗和環境保護壓力依然較大。

　　40機制砂(集料)顆粒含水率與吸水率的區別是什么?

　　答：機制砂顆粒吸水率是機制砂顆粒的固有特性，不隨環境的變化而變化。含水率則正好相反。

　　41什么是機制砂飽和面干?

　　答：機制砂內部毛細孔隙含水達到飽和而其表面干燥;一般就含水率而言，不會超過6%。

　　42在機制砂檢測中，需要用到的常見檢測儀器有哪些?

　　答：機制砂試驗的基本儀器是標準方孔篩，搖篩機、鼓風干燥箱、石粉含量測定儀、壓碎值指標測試儀、電子天平、飽和面干試模、容量瓶、壓力機等。

　　43什么是機制砂混凝土?

　　答：用機制砂配制、澆筑的混凝土就是機制砂混凝土。

　　44什么是堿-骨料反應?

　　答：堿-骨料反應指混凝土中的堿性物質(水泥、外加劑中均含有堿性成分)與砂石骨料中的活性成分發生化學反應,從而引起混凝土內部膨脹，時間長了會導致混凝土疏松、強度降低、開裂等，造成混凝土的破壞。

　　45哪些因素對機制砂混凝土和易性產生影響?

　　答：機制砂顆粒粒形、顆粒級配與粗細程度對混凝土和易性產生主要影響。

　　46選用怎樣的細骨料對提高混凝土的強度和耐久性有益?

　　答：一般要求選用強度較高、堅固性較好、體積穩定性強、有害雜質含量較低、粗細程度及級配合理的機制砂(天然砂)作為細骨料，對提高混凝土強度和耐久性有益。

　　47什么樣的機制砂級配區間和細度模數適合配制混凝土?

　　答：Ⅰ區的砂級配較粗,保水能力差,宜配制富混凝土和低流動性混凝土。Ⅱ區的砂為中砂級配,配制普通混凝土較適宜。Ⅲ區的砂級配較細,用它配制混合料粘性稍大、保水較好,但混凝土干縮性較大、表面易產生細微裂縫。機制砂的細度模數為2.4-3.0為好。

　　48為什么機制砂混凝土適合選用Ⅱ區中砂?

　　答：Ⅱ區中砂中含有較多的粗顆粒砂，并且含有適量的中顆粒及少量的細顆粒填充其間隙，使機制砂具有較小的空隙率和總表面積，可以達到減少水泥用量，提高混凝土的密實度和強度的目的。

　　49機制砂混凝土配比設計的一般原則是什么?

　　答：機制砂混凝土配合比設計應根據混凝土強度等級、施工性能、長期性能和耐久性等要求，在滿足工程設計和施工要求的條件下，遵循低水泥用量、低用水量和低收縮性的原則，按現行行業標準《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55的規定進行。

　　50為什么機制砂石粉能夠改善混凝土工作性?

　　答：B.P.Hudson等人認為，機制砂中的石粉填充了大顆粒之間的空隙，在集料體系內起一定的潤滑作用，在不含泥土的情況下，機制砂中石粉含量介于5~10%之間時，用水量不必增加很多也可保持工作性。