机制砂进阶篇，干货满满！（上）

　　你真的懂机制砂吗?看完这100问，来和我一起做“机制砂达人”吧!

　　1什么是机制砂?

　　答：经除土处理，由机械破碎、筛分制成的粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿、工业废渣颗粒。但不包括软质岩石、风化岩石的颗粒。俗称人工砂。混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。

　　2机制砂有哪些技术质量指标?

　　答：机制砂的主要技术指标有：颗粒级配、细度模数、石粉含量、空隙率、表观密度、堆积密度、亚甲蓝(MB)值、压碎值指标、云母含量、轻物质含量等16项技术指标。

　　3机制砂有哪些国家或行业技术标准?

　　答：机制砂相关的主要国家或行业技术标准有：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、石质量标准及检验方法》、JGJ/T241-2011《人工砂混凝土应用技术规范》、DB50/5030-2004《机制砂混合砂混凝土应用技术规程》(重庆) 、JT/T819-2011《公路工程水泥混凝土用机制砂》、DBJ52-55-2008《贵州省高速公路机制砂高强混凝土技术规程》、JTGE42-2005《公路工程集料试验规程》。

　　4什么是细度模数?

　　答：反映机制砂颗粒粗细程度的技术指标。细度模数越大，表示砂子越粗。机制砂的规格按细度模数(Mx)分为粗、中、细、特细四种，其中：1)粗砂的细度模数为：3.7—3.1，平均粒径为0.5mm以上;2)中砂的细度模数为：3.0—2.3，平均粒径为0.5mm—0.35mm;3)细沙的细度模数为：2.2—1.6，平均粒径为0.35mm—0.25mm;4)特细沙的细度模数为：1.5—0.7，平均粒径为0.25mm以下。

　　5机制砂中有哪些有害物质?

　　答：机制砂中常见的有害物质是云母、轻物质(如树叶、木块、煤)、有机物、硫化物及硫酸盐等，这些物质对混凝土性能产生影响，含量都要求严格控制。

　　6机制砂中有害物质云母含量要求≤2%，为什么要作为重要质量指标加以控制?

　　答：因为云母呈薄片装，表面光滑，极易沿节理开裂，因此与水泥石的粘结性能极差，若含量过量对混凝土和易性、强度及砂浆抗冻性产生较大影响，比如云母含量5%时，强度下降15%以上。花岗岩类作为机制砂料源时要引起重视。

　　7什么是机制砂颗粒级配?

　　答：机制砂的颗粒级配是指颗粒各粒径的搭配比例。

　　8机制砂颗粒级配划分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个区间，如何判定机制砂级配属于哪个区间?

　　答：根据公称粒径0.6mm方筛孔累计筛余量百分比，当该百分比值落于哪个区间，就属于哪区砂。也就是说0.6mm的公称粒径作为区间控制粒级。

　　9什么是针、片状颗粒?

　　答：凡是机制砂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。其中平均粒径是指该粒级上、下限粒径的平均值。

　　10什么是机制砂石粉，石粉含量有什么要求?

　　答：石粉是指机制砂中粒径小于75μm的成分与被加工母岩相同的颗粒。一般普通混凝土要求石粉含量小于10%，高强混凝土要求小于5%。

　　11国外机制砂标准对石粉含量有什么要求?

　　答：国外标准对机制砂石粉含量及粒径的界定均存在差异，石粉粒径界定方面：美国、日本、澳大利亚等国石粉界定粒径为0.075毫米;英国、法国等国则为0.063毫米;石粉含量方面：美国标准规定石粉含量最高限值为5-7%;日本则为7%;澳大利亚则为25%;英国则为15%;法国则12-18%;这种不同是考虑的角度不同造成的。

　　12机制砂压碎值指标有什么要求?

　　答：机制砂压碎值是检验其坚固性与耐久性的一项指标。标准要求压碎值指标为30%。压碎值指标较低会导致混凝土耐磨性明显下降。

　　13砂子细度模数与颗粒级配的关系?

　　答：砂子细度模数和颗粒级配是两个不同的概念，他们既有联系又有本质区别，他们的关系是：1)颗粒级配相同，细度模数相同;2)细度模数相同，级配不一定相同;3)砂的三个级配区并不准确对应于与砂的粗、中、细的程度划分。

　　14公路工程机制砂技术标准中，如何分类?他们的适应范围又是什么?

　　答：机制砂可分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于或等于C60的混凝土，Ⅱ类宜用于强度等级大于或等于C30、小于C60及有抗冻、抗渗要求的混凝土，Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。

　　15石屑与机制砂的区别是什么?

　　答：在母岩相同的情况下，石屑与机制砂的主要区别是石屑颗粒更加不规则，用水量会增加较多，石粉含量更高且波动更大，可能更易降低混凝土拌合物性能及强度。

　　16什么是机制砂亚甲蓝(MB)值?

　　答：用于判定机制砂中粒径小于0.075mm颗粒含量主要是泥土还是与被加工母岩化学成分相同的石粉的指标。机制砂亚甲蓝值要求MB≤1.4，宜控制在1.0以下为好。

　　17哪些岩石可以用于机制砂石生产?

　　答：机制砂石(碎石)的制砂原料通常用花岗岩、玄武岩、河卵石、鹅卵石、安山岩、流纹岩、辉绿岩、闪长岩、砂岩、石灰岩等品种。其制成的机制砂按岩石种类区分，也存在有强度和用途的差异。

　　18自然界岩石分为哪几个种类?

　　答：自然界岩石分为三类，它们分别是：第一类是岩浆岩(火成岩)，由岩浆喷发而形成的、一般质地坚硬、均一;第二类是沉积岩(水成岩)，是经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的，其特点是一般为层状分布结构，同一时期性质相近;第三类是变质岩，是在已有岩石的基础上，经过变质混合作用后形成的，其特点兼具上述岩石及自身特性。

　　19岩石硬度如何分级?

　　答：根据莫氏硬度分级，岩石软硬程度分为十级： 1)滑石 2)石膏 3)方解石 4)萤石 5)磷灰石 6)正长石 7)石英8)黄玉 9)刚玉 10)金刚石。

　　20何为岩石的强度，岩石强度又分为哪几类?

　　答：岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，也以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。

　　21机制砂料源岩石对其抗压强度有什么要求?

　　答：机制砂料源母岩强度首先应由生产需求或工程项目单位提供，一般火成岩不应小于100MPa，变质岩不应小于80MPa，水成岩(沉积岩)不应小于60MPa。对配制C50及以上混凝土的机制砂，其母岩抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。

　　22如何区分岩石的风化等级?

　　答：岩石的风化等级分为微风化、弱风化、强风化、全风化四个等级，一般用风化系数进行表示。风化系数小于kf≤0.4的岩石，强度也小于常30MPa;风化较强的岩石色泽陈旧，基本可用手折断，用镐可以挖掘，手摇钻不易钻进，锤击声为哑声等宏观特点。

　　23机制砂表观密度、松散堆积密度、空隙率有何要求?

　　答：机制砂表观密度不小于2500kg/m3;松散堆积密度不小于1400 kg/m3;空隙率不大于44%。

　　24机制砂石粉含量与细度模数的关系是什么?

　　答：机制砂细度模数越小，颗粒总体上就越细，石粉含量就越多，即石粉含量与细度模数成反比，生产中通过增加石粉含量来降低细度模数的方法是不可取的。

　　25何为砂石骨料?

　　答：砂石骨料是建设工程中砂、卵(砾)石、碎石、块石、料石等材料的统称。粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，即我们常说的石子或碎石，粒径小于4.75mm的骨料称为细骨料，又称为砂或机制砂。砂石骨料是建设工程中混凝土和堆砌石等构筑物的主要建筑材料。

　　26机制砂出厂检验项目有哪些?

　　答：机制砂的出厂检验项目是：颗粒级配、细度模数、松散堆积密度、石粉含量(含亚甲蓝试验)、泥块含量、压碎值指标。

　　27什么是颗粒比表面积，机制砂石比表面积状况如何?

　　答：比表面积是指单位质量物料所具有的总面积，分外表面积、内表面积两类，国标单位㎡/g。机制砂石是指外表面积，不规则颗粒比表面积较大，加大用水量和水泥浆体用量。

　　28什么是再生骨料?

　　答：废混凝土经破碎、加工、筛分后，所得粒径为5~40 mm的骨料为再生粗骨料，粒径0.5~5mm的骨料为再生细骨料。

　　29再生骨料有什么特点?

　　答：再生骨料具有颗粒棱角多、表面粗糙、组分中还含有硬化水泥砂浆，加上原料来源主要是废弃混凝土，因此其内部结构微裂纹多，孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、空隙率大、压碎指标高等特点。

　　30什么是再生混凝土，它有哪些基本特点?

　　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。一般来说，这种混凝土用水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低，而且抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能均低于普通混凝土。

　　31国外标准如何对再生粗骨分级?

　　答：RILEM于1998 年发布的再生混凝土规范：以再生粗骨料表观密度、吸水率等特性作为划分其等级的评价指标，并按再生粗骨料的来源将其划分为三个等级，一级再生粗骨料主要来源是废弃砌体材料，二级再生粗骨料主要来源是废弃混凝土，三级再生粗骨料则主要源自混合材料。

　　32废混凝土、砖石及工业废渣是否可以生产机制砂?

　　答：废混凝土、砖石及工业废渣经过专门设备经过分拣、清洗、破碎、筛分等工艺过程，生产出机制砂。但当前行业内主要还是用于生产再生粗骨料。

　　33机制砂出现的原因是什么?

　　答：机制砂生产及应用主要有四个方面的原因：1)大型或专项建设工程对砂石骨料质量要求严格且用量巨大、天然砂石难以满足要求;2)天然砂石资源过度消耗，供给逐渐短缺;3)天然砂质量低劣不稳定，且价格高，且低值和区域性特别明显;4)环境保护需要，减少或禁止开采河沙、山砂。

　　34从目前来看，推广应用机制砂的优势是什么?

　　答：机制砂的主要优势是：一、机制砂料源固定、稳定，专业化和批量化的生产方式，保证了机制砂产品的质量相对稳定。二、有较好的级配，原料成分可选择;颗粒级配稳定、可调整;粒形可改善。三、有固定的生产场所，适合工业信息化管理和环境治理。四、可利用各种矿山废石、建筑垃圾以及工业废渣等生产机制砂，既减少了环境污染的问题，又提高了自然资源利用率。

　　35为什么山砂和海砂的质量比河砂差?

　　答：一般山砂风化较严重，含泥较多，含有机杂质和轻物质也较多;海砂中常含有贝壳等杂质，另外所含氯盐、硫酸盐、镁盐会引起钢筋的腐蚀，这些物质都影响混凝土性能。故质量较河砂差。

　　36机制砂经常需要取样检测，如何对机制砂进行取样?

　　答：机制砂检测取样的一般方法为：1)在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表面铲除，然后从不同部位抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。2)从皮带运输机上取样时应用接料器在皮带运输机机尾的出料处定时抽取大致等量的砂4份，组成一组样品。3)从火车汽车货船上取样时从不同部位和深度抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。

　　37机制砂试验环境和试验用筛的要求是什么?

　　答：机制砂试验环境要求实验室的温度应保持在(20±5)℃，试验用筛应满足GB/T6003.1和GB/T6003.2中方孔试验筛的规定，筛孔大于4.00的试验筛应采用穿孔板试验筛。

　　38机制砂石粉含量是生产的必检项目，主要的检测方法有哪些?

　　答：机制石粉含量一般有水洗法和干筛法两种试验方法，代表性的是美国ASTM C 136 或AASHTO T 27适用于干筛。ASTM C 117 或从AASHTOT 11适用于水筛。然而我国一直是在水泥混凝土集料或沥青路面集料，都直接采用干筛方法，0.075 ㎜筛通过量不经水洗确定，所以准确性较差。干筛法主要适用于水泥混凝土用集料。并且还要结合亚甲蓝值的检测结果综合评价。

　　39机制砂的推广应用，在其质量及生产方面面临哪些问题?

　　答：目前主要面临的问题有：

　　1)粒形不好,针片状过多,受岩石材质及设备类型限制较大;

　　2)颗粒级配较差，细度模数偏大;3)石粉含量较高，水洗除泥粉又面临级配不合理、颗粒较粗等问题;

　　4)观念落后，部分地区依然用风化的山砂和石屑经水洗或简单加工作为机制砂;

　　5)生产过程中能耗和环境保护压力依然较大。

　　40机制砂(集料)颗粒含水率与吸水率的区别是什么?

　　答：机制砂颗粒吸水率是机制砂颗粒的固有特性，不随环境的变化而变化。含水率则正好相反。

　　41什么是机制砂饱和面干?

　　答：机制砂内部毛细孔隙含水达到饱和而其表面干燥;一般就含水率而言，不会超过6%。

　　42在机制砂检测中，需要用到的常见检测仪器有哪些?

　　答：机制砂试验的基本仪器是标准方孔筛，摇筛机、鼓风干燥箱、石粉含量测定仪、压碎值指标测试仪、电子天平、饱和面干试模、容量瓶、压力机等。

　　43什么是机制砂混凝土?

　　答：用机制砂配制、浇筑的混凝土就是机制砂混凝土。

　　44什么是碱-骨料反应?

　　答：碱-骨料反应指混凝土中的碱性物质(水泥、外加剂中均含有碱性成分)与砂石骨料中的活性成分发生化学反应,从而引起混凝土内部膨胀，时间长了会导致混凝土疏松、强度降低、开裂等，造成混凝土的破坏。

　　45哪些因素对机制砂混凝土和易性产生影响?

　　答：机制砂颗粒粒形、颗粒级配与粗细程度对混凝土和易性产生主要影响。

　　46选用怎样的细骨料对提高混凝土的强度和耐久性有益?

　　答：一般要求选用强度较高、坚固性较好、体积稳定性强、有害杂质含量较低、粗细程度及级配合理的机制砂(天然砂)作为细骨料，对提高混凝土强度和耐久性有益。

　　47什么样的机制砂级配区间和细度模数适合配制混凝土?

　　答：Ⅰ区的砂级配较粗,保水能力差,宜配制富混凝土和低流动性混凝土。Ⅱ区的砂为中砂级配,配制普通混凝土较适宜。Ⅲ区的砂级配较细,用它配制混合料粘性稍大、保水较好,但混凝土干缩性较大、表面易产生细微裂缝。机制砂的细度模数为2.4-3.0为好。

　　48为什么机制砂混凝土适合选用Ⅱ区中砂?

　　答：Ⅱ区中砂中含有较多的粗颗粒砂，并且含有适量的中颗粒及少量的细颗粒填充其间隙，使机制砂具有较小的空隙率和总表面积，可以达到减少水泥用量，提高混凝土的密实度和强度的目的。

　　49机制砂混凝土配比设计的一般原则是什么?

　　答：机制砂混凝土配合比设计应根据混凝土强度等级、施工性能、长期性能和耐久性等要求，在满足工程设计和施工要求的条件下，遵循低水泥用量、低用水量和低收缩性的原则，按现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定进行。

　　50为什么机制砂石粉能够改善混凝土工作性?

　　答：B.P.Hudson等人认为，机制砂中的石粉填充了大颗粒之间的空隙，在集料体系内起一定的润滑作用，在不含泥土的情况下，机制砂中石粉含量介于5~10%之间时，用水量不必增加很多也可保持工作性。