公路工程机制砂混凝土应用技术规范-编制说明-20191009(1)

公路工程机制砂混凝土应用技术规范1. 工作简况1.1 项目来源根据内质监标函2017253号文件内蒙古质监局关于下达2017年第一批内蒙古自治区地方标准制修订项目计划的通知，下达了公路工程机制砂混凝土应用技术规程行业标准（项目编号：165）的标准制定项目。该标准由内蒙古路桥集团有限公司、交通运输部公路科学研究院、内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司等单位共同起草。1.2 主要起草单位及起草人员主要起草单位：内蒙古路桥集团有限责任公司、内蒙古自治区标准化院、交通运输部公路科学研究院、内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司。主要起草人员：米世忠、宋幸芳、王稷良、杜晓丹、周海龙、徐军、贾向春、何勇、于咏妍、王万华、吕骄阳、贾云平、刘英、许恒博、于敏、杜天玲、王秋霞、吕志刚。2. 制定标准的必要性和意义“十三五”期间，内蒙古自治区高速公路建设将在“十二五”高速公路出口通道建设的基础上，以“网络化”为主题，加快高速公路网络化建设。“十三五”期间，自治区共将续建和新建设高速公路4880公里。内蒙古自治区高速公路基础建设规模宏大，给建筑材料的供应带来了极大的压力，作为混凝土理想细集料的天然砂资源变得越来越紧缺，从而导致机制砂在混凝土工程中的应用与日俱增。对于河砂质量差、资源匮乏的内蒙古地区，充分利用当地的岩石资源破碎制成的机制砂替代河砂制备高性能混凝土成为一种必然趋势。机制砂的母岩性质多样，与河砂相比，机制砂具有颗粒表面粗糙、尖锐多棱角、细度模数大、级配不良、石粉含量高等特性，由此产生在混凝土配合比设计、施工和使用性能等方面的许多技术难题，成为影响和制约机制砂广泛应用于工程建设的重要原因。我国在建筑方面采用机制砂从20世纪60年代已经起步，但天然砂的使用还是比较普遍。贵州省在我国最早开始研究使用机制砂混凝土，并于1978年颁布实施了山砂混凝土技术规定，后修订为山砂混凝土技术规程。2001年颁布国标建筑用砂将机制砂列入砂石标准，从国家标准层面放开机制砂的使用，后于2011年修订的国标建设用砂有对机制砂的部分指标进行了修订。自20世纪90年代以来，全国大部分地区都有了机制砂生产线，但应用水平普遍不高，主要应用于C50以下混凝土。为配合交通运输部资源节约型环境友好型公路水路交通发展政策，以及我区公路工程建设的需求，制定适合我区公路工程建设的机制砂质量标准，形成机制砂高性能混凝土应用技术规程，为机制砂混凝土在内蒙古自治区的公路工程建设中的广泛应用提供依据，是十分必要的。本规程的制定对于缓解我区混凝土用天然砂资源日益减少、供不应求的问题，提高机制砂生产质量和机制砂混凝土应用技术水平，节约工程投资，保障工程质量和进度具有重要意义。混凝土是目前最大宗的建筑材料，随着我国建设规模越来越大，混凝土用量及砂的消耗量也极其惊人。混凝土用砂分为天然砂和人工砂两类，天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径小于4.75 mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒，按其产源可分为河砂、海砂、山砂，所以它是一种短期内不可再生的资源。机制砂是用岩石经除土开采、机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。混合砂是由机制砂和天然砂按一定比例混合制成的砂，人工砂是机制砂和混合砂的统称。目前我区多数地区应用的是天然砂，但天然砂资源是一种地方资源、而且分布很不均匀，短时间内不可再生，也不适宜长距离运输。目前，不少地区的天然砂资源已近枯竭，随着基本建设日益发展和农田、河道环境保护措施的逐步加强，我区不少地区出现天然砂资源逐步减少、质量日益下降，而价格成倍上涨，进而导致混凝土用砂供需矛盾突出，影响了工程建设的进度和质量。随着混凝土技术的发展，现代混凝土对砂的技术要求越来越高，特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料的要求很严，能满足其要求的天然砂数量越来越少，甚至没有。所以机制砂在工程中的地位越来越重要，将成为建设用砂的重要来源。由于砂资源短缺，价格上涨，在经济利益的驱使下，在我国很多地区都出现了乱采乱挖天然砂的情况，毁田挖砂、破坏河道情况比比皆是，过度采砂造成的环境破坏越来越严重，尤其是江砂、河砂的过量开采会危及江、河堤岸的稳定。天然砂是地方性性材料，分布不均衡，受资源和运输的限制。有的地区天然砂资源十分匮乏，如兴安盟等地区，这些地区若从外地运进天然砂，昂贵的运费势必大大增加工程造价。因此，寻求新砂源、开发人工砂已势在必行。利用当地的岩石资源或工程弃置的废石生产机制砂，已成为必不可少的替代资源。1991年，内蒙古第一条高速公路呼包高速公路破土动工，标志着内蒙古高速公路建设的历史性开端。“十三五”期间，内蒙古自治区高速公路建设将在“十二五”高速公路出口通道建设的基础上，以“网络化”为主题，加快高速公路网络化建设。“十三五”期间，自治区共将续建和新建设高速公路4880公里。尤其是近年来环境保护要求越来越高，征迁费用快速上涨，导致新建的高速公路桥隧比越来越高，建设这些工程无疑需要大量的砂。然而，内蒙古自治区的天然砂资源已经枯竭，无砂可用，若采用天然砂配制混凝土，必需大量从外地调进。众所周知，内蒙很多地区交通不便、运距远，运费就决定了天然砂的价格。因此，对于内蒙古等地区的高速公路建设，用机制砂代替天然砂配制混凝土更是势在必行。我国公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）中已明确规定允许使用机制砂，并给出了初步的机制砂质量标准。新国家标准建设用砂（GB/T14684-2011）中，修正了原来限制过严的机制砂石粉含量要求，但为了迎合建工、水工工程的建设要求，将机制砂石粉含量统一放宽到10%，又为机制砂的应用带来了一点的负面影响。在实际工程中，特别是在重大的桥梁工程中，由于技术储备及相关规范的不到位，仍然存在不敢使用机制砂混凝土，或仅限于在低等级强度的混凝土应用。鉴于上述原因，开展机制砂制备技术、机制砂特性与质量标准、机制砂混凝土的性能、机制砂混凝土的配合比设计和施工技术的研究，解决机制砂混凝土应用中长期存在的突出问题的关键技术，形成机制砂及机制砂混凝土应用的相关技术规范，为我区重点工程特别是桥梁工程推广应用机制砂混凝土提供技术保障，对解决我区解决天然砂匮乏地区配制混凝土的砂源问题，提高我区机制砂混凝土应用水平，支持我区基本建设持续发展，保护生态环境具有重要的意义。3. 主要起草过程3.1 标准立项根据内质监标函2017253号文件内蒙古质监局关于下达2017年第一批内蒙古自治区地方标准制修订项目计划的通知，下达了公路工程机制砂混凝土应用技术规程行业标准（项目编号：165）的标准制定项目。该标准由内蒙古路桥集团有限公司、交通运输部公路科学研究院、内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司等单位共同起草。3.2 标准研制计划讨论会2017年7月23日，标准负责起草单位在呼和浩特市召开了第一次行业标准工作会议。在会上交流了机制砂及机制砂混凝土生产与应用情况，讨论了标准制定的内容，安排了调研与验证试验内容，明确了分工，制定了工作方案与计划，筹组了标准起草小组。会上，经讨论达成了如下共识：1）标准名称初步拟定为“公路工程机制砂混凝土应用技术规程”；2）初步界定标准的适用范围为：公路工程建设中应用的机制砂及机制砂混凝土，包括机制砂的制备、质量标准与检验、机制砂混凝土配合比设计、施工与质量验收等内容； 3）术语和定义包括：机制砂、石粉含量、亚甲蓝MB值、压碎指标、粉体材料；4）机制砂的制备包括：料源选择、生产工艺要求、生产质量控制、生产环保要求、机制砂的存储与运输；5）机制砂的质量要求：机制砂的级配、石粉含量、有害物质限值、压碎值、坚固性、表观密度、堆积密度、孔隙率、吸水率、碱活性以及磨光值等。本地方标准的起草由内蒙古路桥集团有限公司负责主持，验证试验工作由交通运输部公路科学研究院与内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司负责。第一阶段试验由交通运输部公路科学研究院与内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司负责，主要对采用的试验方法进行研究并细化，以减少不同试验室的试验误差，提高方法的复演性、可比性和准确性。第二阶段试验由交通运输部公路科学研究院负责，对生产企业所送试样一式两份进行并行试验。标准负责起草单位根据调研与验证试验结果起草行业标准征求意见稿（草案）。3.3 起草标准草案2017年8月6日，内蒙古路桥集团有限公司、交通运输部公路科学研究院、内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司，在北京交通部公路交通实验场与呼和浩特内蒙古路桥工程技术检测有限责任公司试验室进行的试验验证。基于试验验证结果及相关的调研结果，编制组按照国家标准标准化工作导则 第1部分：标准的机构和编写（GB/T 1.1-2009），起草了公路工程机制砂混凝土应用技术规程地方标准框架和草案。3.4 标准草案研讨会 2018年7月13日，由内蒙古标准化院和内蒙古路桥集团有限责任公司组织，邀请内蒙古自治区交通运输厅、内蒙古高等级公路建设开发有限公司、内蒙古建材产品质量检验院、大唐国际高铝煤炭研发中心等相关单位专家，对公路工程机制砂混凝土应用技术规程地方标准草案进行研讨，确定了相关地方标准的结构和相应的技术方向，为后续征求意见稿的编制奠定了基础。3.5 标准征求意见稿编制 经过标准草案研讨会及工作组内部讨论会，最终确定公路工程机制砂混凝土应用技术规程的整体框架，并基于研讨会的要求对国内外标准进行调研和专项试验验证，标准编制组完成标准的征求意见稿初稿。3.6 标准征求意见会2018年11月5日，由内蒙古标准化院和内蒙古路桥集团有限责任公司组织，邀请内蒙古交通运输厅、内蒙古交通厅质监站、内蒙古农业大学、内蒙古综合交通科学研究院、内蒙古高等级公路建设开发有限公司等专家对征求意见稿初稿进行评审。专家组对对标准的征求意见稿初稿逐句进行了讨论。会上，编制组及专家对标准的技术内容进行了核准和确认，确定了标准中的技术参数及相关依据。会后，标准编制组依据专家组的建议进行了逐条修改，形成标准征求意见稿，建议进行标准意见征集。4. 制定标准的原则和依据本标准的编制原则是依据GB/T 1.12009给出的原则，严格按照工信部200989号文件相关要求和有关标准、政策法规进行编制的。制定本标准应满足我国技术发展和生产需要，充分体现行业进步和发展趋势，符合国家产业政策，推动了行业技术水平的提高。标准文本格式、条款主要是依据GB/T 1.12009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则进行编写。本标准的主要内容是对机制砂及机制砂混凝土提出性能要求，规定了机制砂及机制砂混凝土应用范围、质量标准与检验、机制砂混凝土的配合比设计、施工、质量检验与验收等内容。本标准根据内蒙古地区特点，结合多年研究成果，并加以分析论证，在此基础上，对内蒙古地区机制砂的制备及机制砂的质量与检验，机制砂混凝土原材料、配合比设计、施工工艺及质量控制等方面进行规范要求，从而更好地保证机制砂混凝土施工质量。天然砂是一种地方性资源，短期内不可再生，也不利于长距离运输。随着内蒙古自治区基础设施建设的快速发展，内蒙古不少地区天然砂资源逐步短缺，甚至出现无砂可用的状况，混凝土用砂供需矛盾尤为突出。我国早在上世纪60年代中期，就开始了对人工砂的研究。我国第一条人工砂生产线创于四川的映秀湾电站工程，1966年底建成，该生产线总产量为60万吨。在建筑上开始应用人工砂较早的是贵州省，于1978年制定了我国第一个人工砂的地方标准山砂混凝土技术规定。因各地自然地理条件不同，各地的制砂原料差别很大。在我国的豫北、重庆等地，因缺乏中粗砂，为改善集料级配，很早就用河卵石破碎制成机制砂，再与细河砂一起组成混合砂。有些工程利用矿山、隧道、挖方排出的废石或尾矿生产机制砂，有些采石厂开发利用生产碎石副产的石屑，等等。自90年代以来，人工砂在我国得到了长足的发展，北京、天津、上海、重庆、广东、福建、浙江、河北、山西、四川、江苏等省市都相继开展了人工砂的使用研究，先后建立了少量的专业人工砂生产线。为了适应人工砂替代天然砂的需要，规范和促进人工集料在混凝土中应用，从上世纪70年代起，我国各地陆续出台了一些地方标准和行业标准，如最早的贵州省地方标准山砂混凝土技术规定(后来修订为山砂混凝土技术规范DBJ22-016-95)，之后有云南省人工砂技术标准及应用规程、河南省人工砂质量标准及应用技术规程(DBJ41/T048-2003，修订)、重庆市混凝土用机制砂质量标准及控制方法(DB50/5017-2000)等地方标准。为了适应新形势的发展，2002年2月1日起实施的国标建筑用砂（GB/T14684-2001）首次增加了人工砂品种，无疑对人工砂的应用起到了推动作用，后于2011年对该标准进行了修订，编制了建设用砂标准，并将机制砂的石粉含量统一放宽到10%，新标准可能更加适合水工、建工类的工程，对于公路工程及铁路工程则带来更多的不适和不确定性。因此，在国标的基础上，不少地方和部门相继制订了较为详细的技术规程，如2002年北京出台了人工砂应用技术规程(DBJ/T01-65-2002)，上海出台了机制砂在混凝土中应用技术规程(DG/TJ08-506-2002)，2004年天津出台了人工砂应用技术规程(DB29-72-2004)，重庆出台了机制砂、混合砂混凝土应用技术规程(DB50/5030- 2004)。在我国起重要作用的建工行业标准普通混凝土用砂石质量标准及检验方法(JGJ52-92) 正在修改和征求意见，不少内容涉及机制砂。机制砂的质量很大程度上取决于母岩的物理性能、加工工艺和机械设备等因素。美国地质勘探局(USGS)1996年对全美机制砂母岩进行过一次调查，发现生产原料来源的67%是石灰岩、19%是花岗岩，另外的14%包括暗色岩、白云岩、沙岩和石英岩。我国目前尚无具体统计数字，生产机制砂主要原料也是石灰岩、白云岩、花岗岩、玄武岩等。国内砂石料厂以不足50t/h的小砂石厂为主，生产工艺简单。近几年京、沪、粤等地区出现了一些稍具规模的砂石厂，产量100200t/h，一般采用两段破碎与筛子构成闭路的流程作业、再以提砂机洗泥的工艺。少数砂石厂生产能力500800t/h，采用生产工艺较先进，自动化水平较高。从目前机制砂生产情况的调研来看，公路工程的机制砂通常是通过一级小型锤式破碎来制砂；水电系统的砂厂生产规模大，设备也较为先进，机制砂的生产通常采用棒磨机加工，再通过洗砂机脱水而得，产品质量较为稳定，且砂粒粒形较好。每生产1m3的砂需水4 m3，产量一般较小，有些工程单位采用螺旋洗砂机，细砂流失严重，有的高达30%35%，为了弥补这一损失，改善砂子的级配，只得再设一套细砂回收设施。国内一些小规模工地常用锤式破碎机，锤式破碎机有生产率高，破碎比大，构造简单，便于维护等优点，但也存在锤头、篦头、衬板、转子圆盘磨损较快等缺点，如制砂母岩较坚硬则砂料粒度级配难以控制，从而影响混凝土质量的均匀性。另外，也有用反击式破碎机和小型颚式破碎机或其它破碎机制砂的。但许多专业人士认为建设工地或专业生产的机制砂石料厂以选择棒磨机为宜。因为棒磨机的生产过程，是利用筒体内棒与棒之间的线接触进行的，棒对石料的粉磨有选择性，先磨大粒石料，然后逐步将石料按粒度的大小依次粉磨，过磨现象少，同时棒磨机制砂可以通过多种参数进行质量控制。内蒙古地区部分商混搅拌站及民建系统在采用机制砂配制混凝土，但机制砂应用和管理粗泛，机制砂及机制砂混凝土质量参差不齐。在建的一些公路工程项目曾尝试采用机制砂，在低标号混凝土中取得了较好的效果，但仍未完全掌握机制砂及机制砂混凝土的应用技术，需要对机制砂制备及机制砂混凝土施工技术进一步提升，因此基于内蒙古的地方特色，制定机制砂混凝土应用的技术规程十分必要，也十分迫切。5. 主要条款的说明5.1 标准的名称本标准名称为公路工程机制砂混凝土应用技术规程。本标准根据内蒙古地区特点，结合多年研究与应用成果，并加以分析论证，在此基础上，对内蒙古地区机制砂的制备及机制砂的质量与检验，机制砂混凝土原材料、配合比设计、施工工艺及质量控制等方面进行规范要求，从而更好地保证机制砂混凝土施工质量。5.2 范围本标准规定了公路工程建设中水泥混凝土用机制砂的制备、质量标准与检验、机制砂混凝土的配合比设计、施工、质量检验与验收等内容。本标准适用于内蒙古自治区公路工程机制砂的生产与机制砂混凝土的应用。5.3 规范性引用文件根据编制过程需要，标准引用了相关国家标准和行业标准，以实现与相关标准的对接。GB 175 通用硅酸盐水泥GB/T 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB 6566 建筑材料放射性核素限量GB/T 8076 混凝土外加剂GB/T 9142 混凝土搅拌机GB/T 14684 建设用砂GB/T 14685 建设用卵石、碎石GB 16297 大气污染物综合排放标准GB/T 18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB 50010 混凝土结构设计规范GB 50080 普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T 50081 普通混凝土力学性能试验方法标准GB 50082 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T 50107 混凝土强度检验评定标准GB/T 50146 粉煤灰混凝土应用技术规范GB 50164 混凝土质量控制标准GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范GB/T 50476 混凝土结构耐久性设汁规范GB 50496 大体积混凝土施工规范GB 50666 混凝土结构工程施工规范 TG/T 3310-2019公路工程混凝土结构耐久性设计规范JTG D40 路水泥混凝土路面设计规范JTG 3370.1-2018公路隧道设计规范 第一册 土建工程JTG E30 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程JTG E41 公路工程岩石试验规程JTG E42 公路工程集料试验规程JTG/T F30 公路水泥混凝土路面施工技术细则JTG/T F50 公路桥涵施工技术规范JTG/T F60 公路隧道施工技术细则JGJ/T 10 混凝土泵送施工技术规程JGJ 55 普通混凝土配合比设计规程JGJ 63 混凝土用水标准JGJ/T 104 建筑工程冬期施工规程JGJ/T 193 混凝土耐久性检验评定标准JT/T 522 公路工程混凝土养护剂JT/T 523 公路工程混凝土外加剂JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范5.3 术语和定义（1）机制砂：岩石或卵石经除土开采，由机械破碎、筛分制成的，公称粒径小于4.75mm以下的岩石、卵石颗粒。（2）石粉含量：机制砂中粒径小于75m的颗粒含量。（3）亚甲蓝MB值：用于判定机制砂中粒径小于75 m颗粒的吸附性能的指标。（4）压碎指标：用于检验机制砂在自然风化和其它外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力及控制其颗粒形状的技术指标。（5）粉体材料：机制砂混凝土中胶凝材料与石粉的总称。（6）细度模数:衡量砂粗细程度的指标。5.4 机制砂技术指标控制5.4.1 机制砂的生产控制机制砂的形成不同于天然砂。由于天然砂在长期的水流搬运过程中，已将软弱可以淘汰，因而天然砂可以一般质地坚硬，且颗粒浑圆、洁净。而机制砂则不然，由于其为人工破碎，其生产质量完全取决于人为的质量控制。因此，必需对机制砂的生产过程进行严格的控制。（1）机制砂母岩的控制配制机制砂混凝土时，一般要求机制砂有害杂质少，无潜在碱活性危害，颗粒质地坚硬。要想生产出质量优良的机制砂，就必须从源头开始控制控制机制砂母岩的质量。首先，要求生产机制砂的母岩无潜在碱活性；其次，应选取质地坚硬、无软弱颗粒及无风化石的石灰岩、大理岩、花岗岩、石英岩、辉绿岩和玄武岩等岩石作为制砂母岩，不易选取使用泥岩、页岩、板岩等岩石生产机制砂，且母岩强度一般应不低于80MPa；再次，为控制硫酸盐侵蚀（或在采用石灰岩集料时，可能出现的TSA侵蚀），机制砂母岩必须严格控制母岩中SO3含量；最后，为降低机制砂中泥粉对混凝土的危害，选取矿山时，应避免选取覆盖土层较厚、夹层含泥量较多的矿山。（2）机制砂制砂设备的选取机制砂的质量不仅取决于母岩的物理性能，还很大程度上取决于加工工艺和机械设备等因素。目前，国内一些小规模工地常用锤式破碎机。锤式破碎机有生产率高，破碎比大，构造简单，便于维护等有点，但也存在锤头、篦头、衬板、转子圆盘磨损较快等缺点，如制砂母岩较为坚硬时，则砂料粒度级配难以控制，从而影响混凝土质量的均匀性。另外，也有用反击式破碎机和小型颚式破碎机或其它破碎机制砂的，但这两种机型制出机制砂颗粒多为针片状，不利于配制出优质混凝土。因此，对于建设工地或专业生产机制砂的石料厂应优选棒磨机、冲击式破碎机为宜、因为棒磨机的生产过程，是利用筒体内棒与棒之间的线接触进行的，棒对石料的粉磨有选择性，先磨大粒石料，然后逐步将石料按粒度的大小依次粉磨，过磨现象少，同时棒磨机可以通过调整参数进行质量控制。机制砂的除粉工艺有干法和湿法两种。在干法中，有收尘和选粉两种装备；利用收尘设备去除石粉，可控制机制砂中石粉含量在710%；而采用选粉设备，适用于各级机制砂生产。在湿洗工艺中，有螺旋洗砂机和轮式洗砂机。轮式洗砂机结构合理、故障率低、耗水量小、细砂流失量低，获得的机制砂级配好，细度模数易于控制，产品质量稳定。（3）机制砂生产质量参数控制机制砂生产质量控制主要指标是细度模数和石粉含量，影响这些指标的因素是多种多样的，其中良好的工艺参数对机制砂的质量控制起到决定性的作用。以锤式制砂为例，分析工艺参数对机制砂的主要技术指标的影响。从图5-1中a图可以看出，机制砂的细度模数主要取决于筛网尺寸。筛网尺寸越大生产的人工砂细度模数越大，石粉含量越低；筛网尺寸越小生产的人工砂细度模数越小而石粉含量越大。从图b可以看出，新锤生产的人工砂细度模数小而石粉含量大，正与磨损后的锤生产结果相反，且在实际运行中锤头更换分期分批进行。从c可以看出，砂的细度模数随进料粒度的增大而增大，石粉含量随进料粒度的增大而减小。因此，对于机制砂的生产而言，要想得到稳定、优质的机制砂，就必须选择合适的生产工艺参数，且需保证参数的稳定。a 筛网尺寸对细度模数及石粉含量的影响b 砂的细度模数及石粉含量随锤头磨损而变化的关系曲线c进料粒度对对人工砂质量的影响 图5-1 工艺参数对机制砂质量的影响因此，对于机制砂质量而言，稳定、合理的控制机制砂的生产工艺参数是得到优质机制砂的重要保证。（4）机制砂的储存与堆放由于机制砂的颗粒较粗，一般细度模数均在中粗砂和粗砂范围，有的甚至超过粗砂范围，导致机制砂在堆放和存储过程中，大颗粒容易出现离析现象，进而致使配制出的混凝土质量难于控制。因此，机制砂应按岩性、级别、规格分别堆放和运输。且堆放高度不宜超过5m。同时，机制砂在堆放、存储过程中应避免混入杂物。且为增大机制砂颗粒之间的摩擦力，防止机制砂颗粒的离析，颗粒对机制砂进行喷水存放。5.4.2 机制砂中石粉含量的控制机制砂与河砂最显著的区分就是机制砂中含有大量与母岩物理化学性质相同的石粉。机制砂中的石粉在混凝土中可以起到完善级配、增加浆体含量、填充孔隙、促机水泥析晶等正效应，但也存在诸如增大比表面积，降低自由水，增加浆集比，降低弹性模量，增大收缩等的负作用。因此，对于机制砂而言，机制砂中的石粉不完全是危害，也可以混凝土质量起到有利的促进作用，但对于机制砂如何控制石粉含量，还需探讨。（1）国内外集料标准中对石粉含量限值的规定我国国家标准GB/T 14684-2001 对机制砂中石粉含量基本上是按混凝土强度等级规定的。对于强度等级大于C60的混凝土，机制砂中石粉含量3%；强度等级C30C60及有抗冻、抗渗或其它要求的混凝土，石粉含量5%；强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆，石粉含量7%，但根据使用地区和用途，在试验验证的基础上，允许供需双方协商确定。表5-1 一些国家标准中混凝土机制砂石粉含量的最高限值国家界定（m）石粉含量的最高限值中国753%7%日本757%印度7515%20%美国755%7%澳大利亚7525%英国6315%法国6312%18%西班牙6315%美国标准ASTM C33-1997混凝土集料标准规范是根据混凝土耐磨要求规定的，用于耐磨混凝土的机制砂，通过75m筛的物料限制在砂重的3%，对于其它混凝土则为5%；若物料为岩石碎屑、不含粘土或页岩，则该限制可放宽到5%和7%，用于砂浆机制砂的石粉含量限制在10%以内。英国标准BS 882：1992混凝土集料规定，对用于重载混凝土路面的机制砂石粉含量的要求是小于8%，对用于普通混凝土机制砂石粉含量的要求是小于15%。日本标准JISA 5005：1993混凝土碎石和机制砂对用于混凝土机制砂中的石粉含量要求是小于7%。从表5-1中可以看出，我国采取的石粉含量限值是最为严格的，而国外则对石粉含量限值放得较宽，因此对于我国的机制砂石粉含量的限值是否合理就需要进一步的讨论。（2）石粉含量限制的讨论通过前面几章的试验研究可以发现，机制砂的岩性对混凝土性能的影响主要体现在其对水泥初期的水化促进作用，以及对混凝土工作性的轻微影响。而石粉岩性对于常温下的混凝土塑性收缩、干缩以及长期耐久性的影响均无显著差异。且石粉岩性可以起到差异化影响的主要是石粉中的CaCO3，其可以与水泥矿物中C3A水化生成水化碳铝酸钙，阻止钙矾石向单硫型钙矾石的转化，但该种作用对混凝土强度影响不超过5。因此在探讨石粉含量时，机制砂岩性变化所带来的差异可以进行简单的忽略。对于机制砂中石粉含量限值的探讨，应根据机制砂的性能要求进行限定。具体限定指标见表5-2。表5-2 机制砂中石粉含量限值的建议指标性能石粉的最佳含量（）石粉含量的最高限值（）备注工作性C30以下1015受砂的级配及胶凝材料用量影响宜掺加减水剂C30C60710C6057力学性能抗压强度C30以下101515C30C6071010过高不利于气泡排出C60355抗折强度C30以下101515过高将出现游离态石粉C30C6010C607劈裂抗拉强度C30以下1515过高将出现游离态石粉C30C6010%过高不利于气泡排出C607%体积稳定性塑性开裂C30以下10石粉不利于塑性开裂控制C30C60057C605收缩开裂C30以下C30C6001010C607干燥收缩石粉不利于干缩控制抗压弹性模量C30以下357%石粉含量增大浆体数量，不利于弹性模量的提高C30C605%C603%徐变C30以下10石粉含量增大不利于弹性模量的提高C30C6077C603耐久性抗渗性C30以下1515与粉体的堆积效果相关C30C60357C60035抗冻性C30以下10与水泥用量相关C30C60C60耐磨性砂浆51010抗硫酸盐侵蚀砂浆无限值常温综合结果C30以下1010无特殊要求混凝土C30C6077C60555.4.3 机制砂颗粒级配的控制对于混凝土和易性及浇筑性能来说，砂子级配的重要性可能远远超过粗骨料级配。国外坝工混凝土和其它建筑用混凝土普遍讲究砂子级配，为了得到级配良好的砂子，通常采用分级机调整砂的级配。机制砂由机械轧制而成，其中粗颗粒偏多，基本不符合国标中级配的要求。国内现行调整机制砂级配的方式多是通过调整筛网的分布面积来调控不同粒级颗粒的数量。同时，为了便于机制砂的推广和应用，在试验和天然砂级配的基础上制定了机制砂的级配分布范围。表5-3 机制砂的颗粒级配范围 级配区筛孔1239.50mm0004.75mm1001001002.36mm3552551551.18mm653550102500.60mm8571704140160.30mm9575926585550.15mm1008510080100755.5 机制砂混凝土的配制技术机制砂混凝土的配合比设计方法与河砂混凝并没有本质的不同，机制砂混凝土的试配强度、水胶比、单位用水量、水泥用量均可先参照河砂混凝土的配合比设计方法，然后经实验室调整确定，考虑到机制砂的特性，应注意以下几个方面。5.5.1原材料的优选a.水泥的优选由于机制砂中存在大量的与水泥粒度基本相同的石粉，而石粉的活性很低，接近于惰性，为了降低水泥石或混凝土界面过渡区产生游离态石粉的可能性，因此，在配制机制砂混凝土应该避免使用含有大量惰性矿物掺和料的水泥，如复合水泥。且为了更加充分利用机制砂中的石粉，和解决由于石粉含量增加而导致混凝土过粘的问题。在配制机制砂混凝土时，可以通过优选不同强度水泥的方式进行调整。优选方式见表5-4。机制砂混凝土优选水泥的原则是：充分发挥机制砂中石粉的作用，适当提高使用的水泥等级，降低水泥用量。高等级水泥配制低标号混凝土由于水灰比较大，易产生离析、泌水现象，而机制砂中的石粉的亲水特性可解决高强等级水泥配制低强度等级或大坍落度混凝土时的混凝土强度富余过大与工作性差之间的矛盾。尤其是新的水泥标准推行后，水泥的强度普遍大幅提高，在配制低标号混凝土时，易出现强度富裕过大的问题。当采用充分利用机制砂中石粉的方式，则可以很好的解决富裕强度过高与工作性不良的矛盾。图5-2为机制砂与河砂采用不同强度等级水泥配制混凝土的对比图。表5-4 水泥优选方案混凝土强度等级C60C60C30C30水泥强度等级52.552.542.542.532.5a 塑性混凝土b 流态混凝土图5-2 水泥等级对混凝土工作性的影响b.外加剂的优选由于机制砂中含有石粉，石粉的增加大幅提高了固体材料的比表面积，导致混凝土中自由水的大幅度将度。且石粉的颗粒形貌与水泥基本相同，其多棱角的特性导致粉体在拌制过程中容易产生相互的搭接，使自由水不能自由迁移。为打破这种结构和提高机制砂混凝土的工作性，在采用机制砂配制塑性混凝土时，必须使用外加剂。外加剂宜选择减水率高、坍落度损失小、适量引气、低收缩率比的高效减水剂。c. 机制砂的选取机制砂的级别根据混凝土设计强度等级选择，宜优先选用中粗砂，细度模数在2.53.7。机制砂石粉含量限值的控制指标：按混凝土强度等级的高低相应控制为5%、7%、10%。 5.5.2 机制砂配合比设计参数的选取a. 水灰比的选取机制砂颗粒多棱角、表面粗糙，利于水泥石与集料之间的粘结，可以提高混凝土的强度。同时，机制砂中石粉的存在可以起到微集料填充作用，对混凝土强度也有贡献。但机制砂混凝土强度主要还是由水泥强度和水灰比决定，因此，机制砂水灰比的选取还是基于鲍罗米公式计算。b. 砂率的选取 机制砂一般级配不良，粗颗粒偏多，因此在配制混凝土时，需适当提高混凝土的砂率，一般较天然砂高35的砂率。但当机制砂中含有大量石粉时，为降低机制砂混凝土的粘度，应适当降低机制砂的砂率。图5-3石粉含量对机制砂混凝土砂率的影响。图5-3 石粉含量对砂率的影响c. 容重的选取 机制砂的表观密度一般较天然河砂大，导致容重高，因此在采用假定容重法进行配合比计算时，机制砂混凝土的假定容重应控制约比相应的天然河砂混凝土高3050 kg/m3。 d. 矿物掺和料的选取机制砂配制混凝土时，矿渣粉、粉煤灰等掺合料的掺用可不考虑石粉含量的高低，并且机制砂中的石粉可替代煤灰作掺合料使用，其掺量可在胶凝材料质量的1020%范围通过试验确定。5.6 机制砂混凝土的施工及养护机制砂混凝土的拌制、运输、浇筑等施工要求与天然砂混凝土施工基本相同，但由于机制砂本身的特殊性，还应注意以下几点：（1）采取措施保证机制砂的质量稳定，并加强机制砂的级配、细度模数、石粉含量、MB值的经常性检测。不同来源的机制砂应分别堆放，同一来源的机制砂的细度模数变化范围不应超过0.3，石粉含量变化范围不应超过2.0%。否则，应分别堆放，并调整配合比中的砂率后使用。（2）加强机制砂混凝土拌和物的搅拌。当机制砂中含有较多的石粉时，在拌制混凝土