广西地方标准《混凝土用机制砂技术规范》

广西地方标准《混凝土用机制砂技术规范》编制说明一、标准制定背景、目的、意义和适用范围2011年广西商品混凝土使用方量为3738万立方；2012年广西商品混凝土使用方量为4702万立方；2013年广西商品混凝土使用方量为6145万立方。按一般普通C30混凝土用砂650kg/m3计算，2013年广西商品混凝土用砂达到3994.25万吨，换算成方量也有2496万立方。加上公路、铁路建设使用的混凝土，广西一年用砂量将超过3500万立方。广西现有集雨面积50km2以上河流986条，年可采砂量为8000多万吨，河道砂石资源较为丰富。河砂是主要建筑材料之一，市场需求量大，年开采量约1000多万立方（2011年数据）。即便按年增20﹪开采量计算，2013年广西河砂开采量也不足1500万立方，远远不能满足工民建生产需求。天然砂是一种不可再生的地方资源，随着国家基本建设规模日益扩大和农田、河道环境保护措施的逐步加强，天然砂资源的使用受到限制，而且经过几十年的开采，天然砂资源已经大为减少或接近枯竭，质量日益下降，混凝土用砂供需矛盾日益突出。随着混凝土技术的发展，现代混凝土对砂的技术要求也越来越高，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也越来越少。天然砂的开采会破坏地理环境，当某河段河砂被集中大量地开采后，必定会影响局部河势的变化，尤其是滥采行为不仅会对河道、河堤带来严重损害，还会影响河道的行洪安全和河的生态环境。此外，采砂时在江中留下的沙坑还会危及人民群众的生命安全，甚至会影响河水水质。由于采砂引起崩岸的事例屡见不鲜，周边穿河、跨河、临河建筑受到直接或间接的破坏，危及堤防，影响河道防洪安全，阻碍航道畅通，并因此多次发生船舶碰撞、沉船事故。因此，采用机制砂逐渐替代天然河砂是必然结果。为了使广西地区的混凝土用机制砂在施工过程中做到有章可循、有据可依，减少盲目性，避免质量隐患或工程损失，确保混凝土施工质量，包括高性能混凝土质量，特开展本项目，旨在通过近几年的科研成果和工程实践经验总结，对机制砂在混凝土中施工运用提出标准化要求，编制一套适合广西区交通、自然条件与使用目的的混凝土用机制砂施工技术规范，以指导广西地区的混凝土用机制砂施工。目前，国内关于机制砂的专项标准已经有行业标准《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）和《建筑用砂》（GB/T14684-2011），但各省市机制砂原材料存在较大差异，广西区内机制砂尚未有相关地方标准。本次提出制订关于机制砂的广西区行业地方标准，意在对现有标准相关指标，如机制砂技术要求等规定进行适当的优化调整，在此基础上形成更为科学完备、可操作性更强的专项标准。本规范适用于除水泥混凝土路面外的公路工程机制砂及机制砂混凝土的生产与质量管理。二、工作简况1、任务来源广西地方标准《混凝土用机制砂技术规范》项目由广西壮族自治区交通运输厅提出，广西壮族自治区质量技术监督局批准立项，并列入2014年第二批广西地方标准制定项目计划（桂质监函〔2014〕238号），项目编号为2014-0246，由广西路桥工程集团有限公司负责（牵头）起草，计划于2017年完成。2、起草单位和起草人本标准负责起草单位：广西路桥工程集团有限公司。本标准参与起草单位：广西交通投资集团有限公司、同济大学、广西交通规划勘察设计研究院有限公司、广西交通科学研究院有限公司、广西新恒通高速公路有限公司。本标准主要起草人：韩玉、王建军、梅世龙、周文、庞博新、李彩霞、付宇文、罗岩枫、何涌、蒋正武、冯智、冯春萌、罗吉智、陈光辉、蓝日彦、钱海洋、胡文学、林增海、苏萍、谭华、黄文秋、张坤球、蒙立和、秦大燕、林峰、青志刚、邓家喜、谭海晖、赵月青、姚青云。3、主要工作过程及工作内容（1）组织分工广西地方标准《混凝土用机制砂技术规范》项目任务下达后，主要起草单位制订了编制工作方案，由广西路桥工程集团有限公司、广西交通投资集团有限公司、同济大学、广西交通规划勘察设计研究院有限公司、广西交通科学研究院有限公司、广西新恒通高速公路有限公司等单位的专家和技术专业人员参加，成立了编制工作小组，召开了项目编制策划会议并就标准研制任务分工、进度安排进行了明确。负责起草单位主要承担了本标准制定项目立项构思、组织标准编制工作、指导相应的调研和科研工作以及汇报评审和对外协调沟通的任务，并负责制订标准的指导思想、原则和主要技术架构。参与起草单位主要承担标准制订的调研、条文编写、科研测试、技术验证等工作，并参与标准制订各阶段的汇报、评审和修改订正等工作。（2）资料收集、调查研究分析编制人员根据任务分工采取调查研究与归纳、工程实践检验、总结完善等三个步骤形成广西壮族自治区《混凝土用机制砂技术规范》的相关规定。一是充分查阅公司相关项目施工资料，总结以往机制砂施工经验。二是收集相关试验数据，分析并进行总结和再试验，确定相关技术参数。三是查阅相关国家及其他省份地方标准，加强和深化广西《混凝土用机制砂技术规范》的编制内容和深度，为下一步形成广西地方标准提供必要的指导及技术支撑，核定本规范的范围及内容。（3）标准编写及研讨为确保标准调研、编制工作的有序开展，项目组根据前期策划会确定的主要内容，根据广西路桥工程集团有限公司内评审意见完成工作大纲及编制大纲的编制，并于2015年7月26日召开了大纲评审会。按照评审专家意见，修改完善的大纲作为项目的工作指导，项目组着手开展了相关调研、试验及资料收集工作并逐步编写形成了工作组讨论稿。2016年11月22日，项目组组织召开了工作组讨论会，对工作组讨论稿主要技术内容进行了讨论并修改形成了征求意见初稿。2017年3月13日，广西路桥工程集团有限公司组织召开了地方标准征求意见初稿讨论会，会上专家就混凝土中机制砂的技术要求、生产要求、试验检验及机制砂混凝土的配制等技术内容进行了讨论，并提出意见21条，项目组根据专家意见修改完善形成标准征求意见稿。三、标准编制原则和主要内容1、标准的编制原则本标准的编制遵循国家、行业和广西壮族自治区现行有关标准的规定。在充分调研的基础上，研究和分析了国内外和广西当前机制砂生产工艺和质量控制现状，同时考虑广西建设用砂发展需求和资源短缺的形势，因地制宜，就地取材，科学合理的生产机制砂和利用机制砂配制混凝土，适应混凝土技术的发展。经过起草工作组成员讨论，确定标准编制遵循以下基本原则：（1）科学性原则分析国内标准体系的现状和特点，结合国内外机制砂生产及机制砂混凝土的应用现状，尤其是广西境内建成的和在建的机制砂混凝土工程应用现状，对已发布的相关标准、规范进行梳理、归纳和分类，建立科学、实用、合理的广西地区机制砂及机制砂混凝土应用技术标准。（2）承接性原则标准术语尽量与相应国家、国际、行业和地方标准的规定内容相一致，条文未出现自相矛盾的地方。标准技术内容与国家、国际、行业和地方标准兼容，未出现冲突，保证了一致性。标准技术内容中引用其他标准时，已明确指出所引用标准的内容或名称，增强了标准的可读性和可操作性。（3）可操作性原则标准的起草充分调研了国内外、广西区内机制砂及机制砂混凝土的应用现状，征求了高校、公路管理、设计院、施工单位等领域的专家意见。编写组在此基础上进过反复讨论和修改，编制此标准。标准内容针对性强，可操作性高，易于推广。2、标准主要内容《混凝土用机制砂技术规范》征求意见稿内容共分9章，还包括前言和附录。第1章规定了标准的范围；第2章给出了规范性引用文件；第3章为有关术语和定义；第4章为基本规定；第5章为机制砂的技术要求；第6章为机制砂的生产；第7章为机制砂的检验；第8章为机制砂混凝土的配合比设计；第9章为机制砂混凝土的施工及验收。四、标准主要内容的确定依据本标准在现行国家标准《建设用砂》（GB/T14684-2011）及行业标准《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）基础上，通过对广西地区机制砂生产母岩及机制砂技术要求的技术指标现状进行调研，对广西地区机制砂混凝土施工的工艺流程、过程控制和结果检验存在的问题及管理经验进行了总结，研究吸收了国内外机制生产及其混凝土施工的相关科研成果和实践经验，形成了广西地区混凝土用机制砂的相关技术规定。1、标准名称本标准为建设类标准，根据标准类型更改标准题目。为保证标准的全面性和针对性，计划申请的标准名称为“机制砂在公路工程水泥混凝土中应用技术规程”。2、范围本规程属于机制砂在公路工程水泥混凝土中应用的地方标准，适用于广西地区除水泥混凝土路面外的公路工程机制砂及机制砂混凝土制备和生产过程中的技术要求、质量控制和检查验收。同时，本规程也可供建筑工程和市政工程参考使用。当机制砂用于有特殊要求的混凝土时，必须经过试验确定后方可使用。3、术语和定义本规程涵盖了现有《建设用砂》（GB/T14684）绝大部分术语和定义，增补了干法、湿法、半干法制砂及机制砂混凝土等术语。由于天然砂资源日益减少，混凝土中用砂的供需矛盾日益突出。为解决天然砂供不应求的问题，建筑工程上早已广泛使用机制砂，实践证明公路工程中机制砂配制混凝土的技术也是可靠的。本规程将这一类以机制砂为主要细集料配制而成的混凝土定义为机制砂混凝土。4、机制砂的技术要求第5.1.1条：考虑机制砂生产能耗、设备磨损和节约资源等因素，机制砂不宜包括细纱及特细砂，机制砂细度模数分级与上海（DGTJ08-506-2002）、四川（DB51/T1995-2015）、重庆（DBJ50/T-150-2012）等地方标准保持一致。通过对广西区内预拌混凝土生产企业开展的机制砂使用情况调研，广西目前市场上普遍使用的机制砂的细度模数在2.6～3.6之间，平均值为3.0。根据相关国家标准对细度模数的划分，可知广西机制砂中，约85%为中砂，15%为粗砂。除个别企业外，大多数企业使用的机制砂都满足配合比设计采用细度模数2.3～3.2机制砂的要求。制砂艺的优劣和原材料的选择是影响机制砂细度模数最大的两个因素。近年来广西机制砂细度模数的降低主要足来自于制砂工艺的优化，因为各地方自身原材料变化不会很大，而又不可能从其他较远的地方运送原材料，这样会提高制砂成本，所以中砂的比例的提高主要得益于制砂工艺的提高。第5.1.3条：参考《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819），并结合已有的机制砂混凝土应用经验，对不同混凝土用砂做了推荐性规定。当且仅当机制砂的颗粒级配、亚甲蓝法试验MB值、石粉含量和泥块含量、坚固性、压碎指标及有害物质均满足某一机制砂类别质量要求时，方可评定该类别机制砂。第5.2.1条：机制砂的级配对混凝土的工作性能和硬化后期的服役情况都有很大影响。“颗粒级配”是建设用骨料的基本性能指标，必须加以规定限制。通过调研广西各地机制砂的级配情况，可知广西地区II区机制砂级配曲线能完全位于《建设用砂》（GB/T14684）II区极限分界线之内。统计数据显示，处于Ⅱ区级配的砂是配制混凝土的最理想的级配区；单筛分曲线超过Ⅲ区往左上偏时，砂过细，拌制混凝土时需要的水泥浆量多，易使混凝土强度降低，收缩增大；超过Ⅰ区往右下偏时，砂过粗，混凝土拌合物的和易性不易控制，内摩擦大，不易振倒成型。故本规程参照《建设用砂》（GB/T14684）中机制砂的颗粒级配更符合当前生产、应用情况，同时也强调了机制砂中细级配的重要性。第5.2.2条：机制砂石粉含量控制指标是在参考国内外文献、有关现行标准和其他标准规范编制组实践经验和试验研究的基础上提出的。机制砂与河砂最大的不同就是存在微细级配的石粉，石粉对机制砂的性能有很大的影响，因此制定标准时都把机制砂中的石粉含量作为重要内容来对待。各个国家考虑石粉含量时往往出发点不同，因此造成了对石粉含量的限值的规定出入比较大。我国的国家标准、行业标准以及各地方标准对机制砂石粉含量的规定大都是按照混凝土强度等级的不同规定划分的。不同国家标准对混凝土用机制砂石粉粒径的界定和石粉含量的限值不同，见表1。我国各地方和行业标准对混凝土用机制砂石粉含量限值和分类标准见表2。表1各国对石粉及石粉含量的界定国家石粉最大粒径（mm）石粉含量的限值(%)中国0.07510美国0.0755～7英国0.06315日本0.0757法国0.06312～18澳大利亚0.07525西班牙0.06315印度0.07515～20表2我国各地方及行业标准规定的石粉含量限值标准名称代号石粉含量上限国标GB/T14684-2011交通行标JT/T819-2011建材行标JC/T2299-201410%5～10%（桥涵）10%建工JGJ52-2006行标JGJ/T241-20115～10%5～10%水工DL/T5144-20016～20%公路JTGTB07-O1-20063～7%铁路混凝土结构耐久性设计规范TB10005-20105～10%贵州DBJ52-55-20157～12%重庆DBJ/T50-099-20107%～14%云南DBJ53-10-200310%北京DBJ/T01-65-200210%福建DBJ/T13-116-20097%上海DG/TJ08-506-20027%沈阳DB2101/TJ03-20067%山西DBJ04-259-200820%图1广西各市机制砂的石粉含量通过对广西地区预拌混凝土企业调研，发现广西各市机制砂的石粉含量如图1所示。除个别企业外，大部分企业所使用的机制砂的石粉含量(MB＜1.4)均值为7.0%，其中有部分企业使用的机制砂石粉含量大于10%。虽然有研究认为一定程度的石粉含量对混凝土的强度等性能影响不大或有一定的有利影响，但石粉含量过大仍会带来混凝土质量不易控制的问题。由于很多机制砂生产商的制砂工艺较为粗糙，无法控制好生产过程中的石粉含量，导致成品中石粉含量偏高，并成为广西机制砂性能方面普遍存在且较为突出的问题。影响混凝土性能的不仅有石粉的含量，也有MB值，合理控制MB值是机制砂石粉用量控制的关键因素。当然，即便MB值合格，石粉用量也非越多越好，太多会导致骨料整体级配不良。考虑到各地区机制砂产品和使用技术成熟程度不同，本条文中的注释“根据使用地区和用途，经试验验证，可由有关各方共同协商确定。”鼓励在科学试验的基础上合理利用石粉。目前，我国很多地区的机制砂应用技术已经成熟，部分地区工程实践也表明，只要是MB值合格的石粉，其石粉含量为10%甚至更高也不会影响混凝土的质量。有的地方标准对低等级机制砂石粉含量限值放宽为15%，也未出现因石粉含量高而影响混凝土质量的问题。已有验证试验充分证明，石粉可作为惰性掺合料，含量只要控制得当，应无大碍。结合亚甲蓝试验，石粉含量宜按《普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》（JGJ52）取值，但据贵州省高速公路工程调研表明，这一指标仍太严，与日美相当，英澳等国则较宽。本节规定的石粉含量要求参考了《贵州省高速公路机制砂高性能混凝土技术规程》（DBJ52-55-2015）、《人工砂混凝土应用技术规程》（JGJ/T241）、《贵州省山砂混凝土技术规程》（DB24/016）、《客运专线高性能混凝土暂行条例》（科技基（2005）101号），并结合贵州编制组多年的实践经验和试验验证总结得出。机制砂泥块含量的规定与《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）保持一致。第5.2.3条：砂的坚固性会影响混凝土的强度和耐久性，这一技术指标在限定机制砂的应用中不可缺少。对机制砂坚固性的规定与《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）基本一致。第5.2.4条：考虑到《普通混凝土用砂、石质量及检验标准》（JGJ52-2006）中对压碎值的规定较为宽松，为总压碎值应小于30%，故在此机制砂压碎指标的规定与《建设用砂》（GB/T14684-2011）保持一致。第5.2.5条：对机制砂表观密度、堆积密度、空隙率的规定与《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）、《建设用砂》（GB/T14684-2011）基本一致。第5.2.6条：碱活性骨料在混凝土后期产生的碱集料反应会严重影响到建筑后期的使用性能和服役寿命。因此，对这一性能必须进行严格控制限定。本规程与《建设用砂》（GB/T14684-2011）保持一致。第5.2.7条：砂中的有害物质严重影响混凝土的耐久性，且会对现场施工和使用中的人体带来危害，因此，必须对这些参数进行限定。本规程与《建设用砂》（GB/T14684-2011）保持一致。5、机制砂的生产第6.1.3条：强调机制砂碱活性的检测应在机制生产准备时进行，其目的是节约资源，从生产源头避免开采、生产具有碱活性的机制砂，使机制砂产品能最大限度地得到应用，并可在一定程度上预防工程结构的耐久性破坏。此外，一些工程受条件限制，只能使用具有碱活性的机制砂时，则必须采取合理的抑制碱骨料反应措施，并通过试验证明，确保混凝土的耐久性能。第6.2.2条：国家标准《建设用砂》（GB/T14684）和建筑行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52）对用于制机制砂的母岩没有要求。交通运输行业标准《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819）规定：机制砂宜采用开采的新鲜母岩制作，母岩抗压强度宜满足，Ⅰ类不宜小于80MPa，Ⅱ类不宜小于60MPa，Ⅲ类不宜小于30MPa。一些地方标准和研究结论对机制砂母岩的种类和强度作出了要求。少数标准对母岩的要求主要出发点是为了得到质量优良的成品机制砂，而大多数标准对母岩没有要求，其实其中对机制砂一些技术指标的限制就已经从根本上对母岩作出了选择。如多数标准中对机制砂的压碎指标、坚固性、碱活性、有害物质的规定实质上是从侧面对母岩有一定的要求。应该根据不同的工程需要和混凝土的性能来灵活的选择机制砂的母岩。又由于各省市机制砂母岩的资源状况及制砂技术水平的不同，机制砂使用情况及性能水平存在较大的差异。通过调研广西主要城市用于机制砂生产的母岩强度情况，基于《人工砂混凝土应用技术规程》（JGJ/T241-2011）中对不同类型的母岩的强度值的规定，母岩强度的合格率在95%左右，且大于75MPa在90%以上。可见广西以石灰岩为主的沉积岩的质量普遍较高且分布广泛，这为制备性能优良的机制砂奠定了基础。采用适宜技术制备满足标准规范及生产应用要求的石灰岩制机制砂，是未来的发展要求及趋势。鉴于规模生产的砂石场是同时生产机制砂和碎石的，为保证砂、石骨料具有足够的强度以满足混凝土强度等性能的需求；同时，为了使生产料场的砂、石产品能得到最大范围的应用，本规程对母岩强度做出了规定。本规程机制砂母岩强度的要求与《人工砂混凝土应用技术规程》（JGJ/T241）保持一致。第6.3.2条：干法制砂工艺的特点是机制砂颗粒级配易于控制、能耗低、环境负荷小、可就地取材生产，生产的机制砂成品可以不受季节的限制使用，己成为生产机制砂的主流工艺且技术相对成熟。湿法制砂工艺与干法相比最大的区别在于除粉的方式不同，目前，市场的洗石机主要有轮斗式和螺旋式两种。但是其耗水量大、污染环境，洗砂的过程中对产品的级配破坏较大，生产工艺的顺利投产受到水资源和环境保护的双重限制，同时产品的使用受到地域气候的影响，己经不是机制砂生产中的首选工艺了。半干法制砂工艺介于干法制砂工艺和湿法制砂工艺之间的一种为了解决干法工艺中产生大量的粉尘和湿法工艺中需水量大的问题的一种生产工艺，总体工艺路线组成与干法类似。由于干法制砂工艺较工艺路线灵活、适应性强、产出率高、环境负荷小等优点，己成为现在机制砂生产商首选的制砂工艺。第6.3.3～6.3.4条：机制砂生产设备选取宜包括振动给料机、破碎机、制砂机、振动筛、整形机、洗砂机或除粉设备等。机制砂生产一般采用三级破碎（粗碎、中碎、制砂机细碎)+整形处理工艺。不同破碎阶段选用的破碎机也不尽相同，一级破碎最常采用颚式破碎机，二级破碎一般采用反击破碎机或圆锥破碎机，三级破碎宜采用冲击式制砂机，不宜采用单纯的锤式制砂机，优先采用石打石工艺制砂机。有条件的优先选用能实现“制砂+整形+细度模数调整”的单破碎制砂机。第6.4.6条：规定了机制砂产品在运输、装卸和堆放过程中的要求。应在机制砂堆放场地上方设置遮雨棚，控制机制砂含水量，防止雨水冲淋、污染机制砂，并应在硬化处理的地面及周边设置排水沟，排水沟上设置过滤器，及时排出雨水及积水，保证机制砂质量稳定。6、机制砂的检验第7.1.2条：根据本规程所属类型，相对于《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）和《建设用砂》（GB/T14684-2011），将机制砂的进场检验替代出厂检验，主要是为了保证进入搅拌站和工地现场的机制砂产品质量。第7.2～7.3项：机制砂的检验规则和试验方法与《公路工程水泥混凝土用机制砂》（JT/T819-2011）保持一致。7、机制砂混凝土的配合比设计第8.1.1条：机制砂配制混凝土的各项力学性能及耐久性均能达到有关国家标准规定的要求，因此，混凝土配合比设计可采用与天然砂相同的方法。第8.2.3条：由于机制砂的颗粒形状多为尖锐、棱角性，表面粗糙，有别于浑圆状的天然砂，故用机制砂配制混凝土时，砂率要相应增大，使混凝土拌合物的和易性得到改善，但增加量不宜超过2%。8、机制砂混凝土的施工及验收第9.5.2条：为了促进机制砂配制的混凝土强度正常发展和减少收缩，应及时进行保湿养护。第9.6.1～9.6.2条：用机制砂配制的混凝土的质量及评定方法与天然砂配制的混凝土相同。五、主要试验（或验证）的分析报告、相关技术和经济影响论证、预期的社会经济效益分析1、试验分析报告编制组采用石粉含量在5%～14%的机制砂配制C20、C40和C50混凝土，分析石粉含量对机制砂混凝上抗压强度的影响。关于机制砂石粉含量与机制砂混凝土抗压强度相关性的试验研究结果见表3。表3混凝土配合比及抗压强度编号强度等级每立方砼各种材料用量(kg)石粉含量5d

强度(MPa)7d

强度(MPa)28d

强度(MPa)水泥细集料粗集料水外掺材料外加剂A5C20282:843:1117:158—3.955%29.029.235.0A77%29.129.535.4A1010%29.230.436.4A1212%29.229.935.7A1414%25.226.533.4B5C40408:740:1109:163—5.715%39.242.147.0B77%39.742.848.0B1010%39.143.848.4B1212%42.143.144.6B1414%40.040.544.0C5C50493:706:1103:148—8.875%53.253.859.6C77%53.754.258.2C1010%55.355.160.8C1212%48.449.655.2图2石粉含量对C20混凝土抗压强度的影响图3石粉含量对C40混凝土抗压强度的影响图4石粉含量对C50混凝土抗压强度的影响从图2中可以看出，机制砂中石粉含量不超过12%时，混凝土的5d、7d和28d抗压强度基本呈现上升的趋势，而且上升的趋势一致；石粉含量超过12%时，混凝土强度石粉含量的增加而降低；28d强度在石粉含量10%～12%时达到最大；就强度而言，C20机制砂混凝土的最佳石粉含量约为12%。从图3～图4中可以看出，石粉含量在10%时，混凝土的抗压强度最高；当石粉含量小于10%时，混凝土抗压强度随石粉含量的增加而增加；当石粉含量大于10%时，混凝土抗压强度随石粉含量的增加而降低；对于机制砂混凝土的抗压强度而言，C40、C50机制砂混凝土中石粉含量的最佳值为10%。2、预期经济效益分析目前广西区内加工机制砂成品的落地价在100元/立方米以内，河百高速公路需