王敏，羅作球，孟剛，張凱峰，吳超，劉磊

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710100）

技術(shù)版

混凝土用砂石相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)存在的問題與思考

王敏，羅作球，孟剛，張凱峰，吳超，劉磊

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西 西安 710100）

本文通過比較不同國家標(biāo)準(zhǔn)對混凝土用砂石的規(guī)定，發(fā)現(xiàn)混凝土砂、石標(biāo)準(zhǔn)的主要質(zhì)量指標(biāo)存在的區(qū)別與問題。對于骨料級配，主要分析對比 Ⅱ 區(qū)中砂。通過國內(nèi)外砂石標(biāo)準(zhǔn)對比出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與思考，提出新的技術(shù)要求。

砂石；骨料；級配；石粉含量；壓碎指標(biāo)

天然砂石是不可再生資源，伴隨天然砂石資源逐漸大量使用的狀況，為了滿足建設(shè)用砂石的需求，擴(kuò)大混凝土用砂石的來源范圍，機(jī)制砂石逐漸成為混凝土生產(chǎn)的主要砂石源。而我國砂石質(zhì)量差，級配不合理、空隙率比較高、粒形復(fù)雜，對建設(shè)用的混凝土和易性產(chǎn)生不利影響，同時對混凝土的力學(xué)性能和耐久性造成影響。對于骨料級配，現(xiàn)行規(guī)范中認(rèn)為 Ⅱ 區(qū)中砂更適合配制混凝土。目前國內(nèi)外砂石規(guī)范中，對于骨料級配和骨料粒形規(guī)定比較寬泛，且對混凝土性能的影響沒有明確的規(guī)定。

本文對比國內(nèi)外砂石相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國外標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具體有：JGJ 52—2006《普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》、GB/T 14685—2011《建設(shè)用碎石、卵石》、SL 352—2006《水工混凝土試驗規(guī)程》、CECS 104— 99《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和 DB 24 016—2010《貴州省山砂混凝土技術(shù)規(guī)程》，國際標(biāo)準(zhǔn)具體有：ISO 6274《混凝土—骨料篩分析》、美國 ASTMC 33-03，ASTM C33-01《混凝土集料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、英國 BS 882∶1992《混凝土用天然集料規(guī)范》、日本 JISA 5005-1993《混凝土用碎石及碎砂》、德國 DIN 4226-1∶2001《混凝土和灰漿集料》、澳大利亞 AS 2758.1-1998《工程應(yīng)用骨料和巖石》和歐標(biāo) BSENl 2620∶2002《混凝土用骨料》，通過對國內(nèi)外砂石的研究與分析，對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中骨料級配、砂石指標(biāo)、石粉含量及砂的壓碎指標(biāo)方面存在的問題進(jìn)行了思考與分析，并提出了新的技術(shù)要求，希望為砂石相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂提供參考。

1 術(shù)語

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對砂石的相關(guān)術(shù)語列于表 1。

表 1 砂石標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語

2 骨料級配

骨料的顆粒級配即不同粒徑的砂相互搭配的情況。砂的粗細(xì)程度分為粗、中、細(xì)、特細(xì)四級。良好的級配能使砂的孔隙率和總表面積均減少，從而在保證良好施工性能的前提下，使混凝土膠凝材料漿量減少，并能提高混凝土密實性、強(qiáng)度和耐久性。

JGJ 52—2006 明確規(guī)定砂篩采用方孔篩，代替了圓孔篩。大量的試驗表明方孔篩的細(xì)度模數(shù)一般要比圓孔篩細(xì)度模數(shù)稍大，兩者相差 0.1。一般情況下，方孔篩和圓孔篩試驗兩者允許誤差 0.2 的范圍內(nèi)，且大量試驗驗證篩孔形狀的改變不會對骨料級配數(shù)產(chǎn)生較大影響。

國際上對各行業(yè)的試驗篩有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ISO/ TC171 水泥和混凝土委員會 1982 年制定 ISO 6274，對骨料的篩分方法規(guī)定混凝土骨料中顆粒級分布的方孔篩方法，如表 2 試驗用篩篩孔尺寸。

表 2 ISO 6274 試驗用篩篩孔尺寸

從表 2 試驗用篩篩孔尺寸中可以看出，發(fā)達(dá)國家（如美國、英國、歐盟國家等）骨料顆粒級配范圍差異不大，其中歐盟宜采用 A 系列的篩孔尺寸；美國、英國、日本等發(fā)達(dá)國際及多數(shù)國家多采用 B 系列的篩孔尺寸；我國 GB/T 14684—2011、GB/T 14685—2011 標(biāo)準(zhǔn)均采用 B 系列，SL 352—2006 中骨料試驗篩采用 C系列。A/B/C 系列均未對篩孔尺寸 150mm、120mm 的試驗篩提出技術(shù)要求，且篩孔大于尺寸 150mm 時，篩孔尺寸偏差及測試時的金屬絲直徑，都需要我們重新思考，選擇合適的方法去衡量。各國對于中砂級配的要求如表 3 所示。

從表 3 中可以看到，總體上看，各國對于砂級配控制范圍寬泛，相比之下，英國對中砂的要求最為寬泛；美國、日本及中國對于中砂級配控制范圍較小。

根據(jù)表 3 可以看出，GB/T 14684—2011 對于人工砂 0.15mm 的篩孔尺寸通過百分率為 6%～20%，相比其他國家高點，說明 0.15 mm 尺寸以下顆粒很多，而0.6mm 的篩孔尺寸通過百分率為 30%～59%，相比其他國家低點，說明 0.6mm 尺寸以下顆粒很少。GB/T 14684—2011 規(guī)定的 0.15～0.6 mm 通過百分率不合理，會造成機(jī)制砂級配中出現(xiàn)“兩頭大、中間小”的問題，且篩孔尺寸 0.15～0.6 mm 之間的顆粒含量對混凝土的工作性、抹面和泌水有很大的影響， 因此 Ⅱ 區(qū)機(jī)制砂級配規(guī)定應(yīng)該中降低 0.15mm 通過百分率，增大 0.6mm的通過百分率，避免顆粒的不均勻性。推薦使用 JGJ 24—2011標(biāo)準(zhǔn)中 0.15mm 通過百分率為 0～10%，生產(chǎn)混凝土可提高工作性能。

表 3 各國規(guī)范對中砂級配的規(guī)定

3 國內(nèi)外相關(guān)混凝土砂石指標(biāo)

現(xiàn)代混凝土技術(shù)的高速發(fā)展，在建筑施工中高強(qiáng)度等級、高性能的混凝土使用越來越頻繁，C60 以上混凝土對砂、石的質(zhì)量要求，人們也越來越關(guān)注。為了滿足工程使用的要求，各國對混凝土砂石指標(biāo)的要求如表 4所示。

根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級不同，砂石指標(biāo)有所差異。從表 4 可以看出，在 C60 級混凝土相比之下，國外對砂、石中含泥量極限值更加寬松。相同的砂，我國考慮到地質(zhì)條件下對實際含泥的影響狀況，同時考慮到在運輸過程中對砂產(chǎn)生的一定污染狀況，因此 JGJ 52—2006將混凝土含泥量定在≤2% 是合理的。相同的石，我國所測針片狀含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于英國所測值，即使生產(chǎn)采用針片狀含量較低、但粒徑不好的碎石，也會對混凝土性能造成一定的影響。因此在針片狀之外提出更為嚴(yán)格的粒形控制指標(biāo)，是很有必要的。通過研究發(fā)現(xiàn)骨料不規(guī)則顆粒對混凝土和易性和強(qiáng)度確實有很大影響，當(dāng)骨料不規(guī)則顆粒含量超過 30% 時，混凝土各項性能出現(xiàn)明顯下降。反過來，如果骨料粒形效果好，混凝土各項性能都能提高，所以應(yīng)該提出骨料不規(guī)則顆粒含量建議不大于 20%[1]。

4 石粉含量

表 4 混凝土砂石指標(biāo)最嚴(yán)格的上限值

混凝土中使用的天然砂是一種不可再生的資源，經(jīng)過億萬年的時間才能形成。隨著現(xiàn)在建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，對混凝土的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，優(yōu)質(zhì)的天然砂資源緊缺，同時可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略逐步實施，“人工砂高強(qiáng)混凝土”、“人工砂流態(tài)混凝土”、“高性能人工砂混凝土”的相繼完成，使用人工砂代替天然砂的局面已成為砂行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。

人工砂含有石粉，是由巖石經(jīng)開采（爆破）—機(jī)械破碎—篩分而成的、小于 0.075mm 的顆粒。石粉是一種摻入水泥中不參與水化反應(yīng)、比表面積較大的惰性物質(zhì)。石粉具有完整的微級配、粗糙的表面、較高的表面能和親水性，在混凝土的界面起到很好的填充效應(yīng)、晶核效應(yīng)、活性效應(yīng)等作用，同時石粉能夠使?jié){體密實，孔隙率減少，使水化物結(jié)晶顆粒尺寸變小，取向程度下降，降低骨料周圍漿體的試劑水灰比，從而改善了混凝土的和易性。不同的標(biāo)準(zhǔn)對石粉含量的要求如表 5 所示。

從表 5 可以看出，國內(nèi)石粉在 C10 以下的強(qiáng)度等級生產(chǎn)混凝土?xí)r，一般水泥用量少，從而彌補(bǔ)了人工砂和易性差的弊端，因此標(biāo)準(zhǔn)從 C20 強(qiáng)度等級混凝土石粉含量開始要求是符合要求的?？紤]到采礦時土層沒有徹底清除干凈，有殘留物或者人工砂中夾有泥土的狀況，JGJ 52—2006 標(biāo)準(zhǔn)要求人工砂或混合砂需先經(jīng)過亞甲藍(lán)法判定石粉含量，來滿足對混凝土耐久性設(shè)計的要求是比較合理的。國外標(biāo)準(zhǔn)對石粉含量的要求如表 6 所示。

與國內(nèi)相比，國外標(biāo)準(zhǔn)對石粉含量的限制范圍比較寬。一方面各個國家標(biāo)準(zhǔn)對細(xì)骨料級配有所不同，配制混凝土有工作性時，可以通過引氣、增加水泥或者礦物摻合料等方法改善細(xì)粉的問題；另一方面歐洲國家對石粉含量沒有嚴(yán)格限制，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CEN）于 2002 年 10 月 1 日批準(zhǔn)的《混凝土用骨料》（BSENl2620∶2002）規(guī)定，允許粉體含量超過限定范圍，該等級和含量由生產(chǎn)廠家決定。

5 砂的壓碎指標(biāo)

壓碎值指標(biāo)是檢驗人工砂其堅固性及耐久性的一項指標(biāo)。不同標(biāo)準(zhǔn)對砂的壓碎指標(biāo)如表 7 所示。

大量試驗證明，人工砂的壓碎值指標(biāo)對中、低等級混凝土的強(qiáng)度一般不產(chǎn)生影響，對高等級混凝土抗凍性無顯著影響，卻能夠使混凝土耐磨性明顯下降?；炷林猩暗募壟渲苯优c壓碎值相關(guān)，因此 JGJ 52—2006 人

表 5 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對石粉含量的指標(biāo)

表 6 國外標(biāo)準(zhǔn)對石粉含量的指標(biāo)

表 7 砂的壓碎指標(biāo)

工砂的壓碎指標(biāo)不大于 30% 是符合要求的。

6 結(jié)論

由于現(xiàn)代混凝土技術(shù)正處于革命性的變革時期，舊標(biāo)準(zhǔn)沒有完全打破，新標(biāo)準(zhǔn)正在建立，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中存在一定問題和矛盾也是正?，F(xiàn)象。在現(xiàn)階段的建設(shè)施工中對混凝土的要求很高，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范“包打天下”已經(jīng)成為過去式，現(xiàn)在就需要花費時間，用平常心對待，積極思考、及時糾正和改變。

與國外相比，我國砂石標(biāo)準(zhǔn)各項指標(biāo)相對比較嚴(yán)格，廣泛吸取國外科研成果，并積極借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)。不是鼓勵不執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，不鼓勵突破標(biāo)準(zhǔn)，對其提出新技術(shù)要求，而是按照施工的工程實際和詳實的試驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)象進(jìn)行探索和獨立思考，在今后一段很長時間，建立一條系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，方便工程所需。

[1] 宋少民．現(xiàn)代混凝土若干問題的思考[J]．北京建筑大學(xué)學(xué)報，2016(03)∶73-77．

[2] JGJ 52—2006．普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn) [S]．

[3] GB/T 14684—2011．建設(shè)用砂[S]．

[4] GB/T 14685—2011．建設(shè)用碎石、卵石[S]．

[5] DB 24 016—2010．山砂混凝土技術(shù)規(guī)定[S]．

[6] 美國．ASTMC33-03, ASTMC33-01．混凝土集料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[S]．

[7] 英國．BS882∶1992．混凝土用天然集料規(guī)范[S]．

[8] 日本．JISA5005—1993．混凝土用碎石及碎砂[S]．

[9] 德國．DIN4226-1∶2001．混凝土和灰漿集料[S]．

[10] 澳大利亞．AS2758.1-1998．工程應(yīng)用骨料和巖石[S]．

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王敏（1989—），女，助理工程師。