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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 本文通過比較不同國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(duì)于骨料級(jí)配，主要分析對(duì)比 Ⅱ 區(qū)中砂。通過國(guó)內(nèi)外砂石標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析與思考，提出新的技術(shù)要求。 關(guān)鍵詞：砂石 骨料 級(jí)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(guó)砂石質(zhì)量差，級(jí)配不合理、空隙率比較高、粒形復(fù)雜，對(duì)建設(shè)用的混凝土和易性產(chǎn)生不利影響，同時(shí)對(duì)混凝土的力學(xué)性能和耐久性造成影響。對(duì)于骨料級(jí)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(guó)內(nèi)外砂石規(guī)范中，對(duì)于骨料級(jí)配和骨料粒形規(guī)定比較寬泛，且對(duì)混凝土性能的影響沒有明確的規(guī)定。 本文對(duì)比國(guó)內(nèi)外砂石相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)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(yàn)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(yàn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)具體有：ISO 6274《混凝土—骨料篩分析》、美國(guó)ASTMC 33—03，ASTM C33—01《混凝土集料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、英國(guó)BS882：1992《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(guó)DIN 4226-1：2001《混凝土和灰漿集料》、澳大利亞AS2758.1—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(duì)國(guó)內(nèi)外砂石的研究與分析，對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中骨料級(jí)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。 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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 骨料的顆粒級(jí)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(jí)。良好的級(jí)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(shí)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(yàn)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(yàn)兩者允許誤差0.2 的范圍內(nèi)，且大量試驗(yàn)驗(yàn)證篩孔形狀的改變不會(huì)對(duì)骨料級(jí)配數(shù)產(chǎn)生較大影響。國(guó)際上對(duì)各行業(yè)的試驗(yàn)篩有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ISO/TC171水泥和混凝土委員會(huì)1982年制定ISO 6274，對(duì)骨料的篩分方法規(guī)定混凝土骨料中顆粒級(jí)分布的方孔篩方法，如表2試驗(yàn)用篩篩孔尺寸。 表2 ISO 6274試驗(yàn)用篩篩孔尺寸 從表2試驗(yàn)用篩篩孔尺寸中可以看出，發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)、英國(guó)、歐盟國(guó)家等）骨料顆粒級(jí)配范圍差異不大，其中歐盟宜采用 A 系列的篩孔尺寸；美國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)際及多數(shù)國(guó)家多采用B系列的篩孔尺寸；我國(guó)GB/T 14684—2011、GB/T14685—2011標(biāo)準(zhǔn)均采用B系列，SL 352—2006中骨料試驗(yàn)篩采用C系列。A/B/C系列均未對(duì)篩孔尺寸150mm、120mm的試驗(yàn)篩提出技術(shù)要求，且篩孔大于尺寸150mm時(shí)，篩孔尺寸偏差及測(cè)試時(shí)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(guó)對(duì)于中砂級(jí)配的要求如表3所示。從表3中可以看到，總體上看，各國(guó)對(duì)于砂級(jí)配控制范圍寬泛，相比之下，英國(guó)對(duì)中砂的要求最為寬泛；美國(guó)、日本及中國(guó)對(duì)于中砂級(jí)配控制范圍較小。 根據(jù)表3可以看出，GB/T 14684—2011對(duì)于人工砂0.15mm的篩孔尺寸通過百分率為6%～20%，相比其他國(guó)家高點(diǎn)，說明0.15mm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(guó)家低點(diǎn)，說明0.6mm尺寸以下顆粒很少。GB/T14684—2011規(guī)定的0.15～0.6mm通過百分率不合理，會(huì)造成機(jī)制砂級(jí)配中出現(xiàn)“兩頭大、中間小”的問題，且篩孔尺寸0.15～0.6mm之間的顆粒含量對(duì)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(jí)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JGJ24—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(guó)規(guī)范對(duì)中砂級(jí)配的規(guī)定 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(jí)、高性能的混凝土使用越來越頻繁，C60以上混凝土對(duì)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(guó)對(duì)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(jí)不同，砂石指標(biāo)有所差異。從表4可以看出，在C60級(jí)混凝土相比之下，國(guó)外對(duì)砂、石中含泥量極限值更加寬松。相同的砂，我國(guó)考慮到地質(zhì)條件下對(duì)實(shí)際含泥的影響狀況，同時(shí)考慮到在運(yùn)輸過程中對(duì)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(guó)所測(cè)針片狀含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于英國(guó)所測(cè)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(huì)對(duì)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(duì)混凝土和易性和強(qiáng)度確實(shí)有很大影響，當(dāng)骨料不規(guī)則顆粒含量超過30%時(shí)，混凝土各項(xiàng)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(xiàng)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%。 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(shí)間才能形成。隨著現(xiàn)在建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)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(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略逐步實(shí)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(shì)。 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(jí)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(shí)石粉能夠使?jié){體密實(shí)，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(duì)石粉含量的要求如表5所示。 從表5可以看出，國(guó)內(nèi)石粉在C10以下的強(qiáng)度等級(jí)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(jí)混凝土石粉含量開始要求是符合要求的?？紤]到采礦時(shí)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(duì)混凝土耐久性設(shè)計(jì)的要求是比較合理的。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石粉含量的要求如表6所示。 表5 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石粉含量的指標(biāo) 表6 國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石粉含量的指標(biāo) 與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石粉含量的限制范圍比較寬。一方面各個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)細(xì)骨料級(jí)配有所不同，配制混凝土有工作性時(shí)，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(guó)家對(duì)石粉含量沒有嚴(yán)格限制，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（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(jí)和含量由生產(chǎn)廠家決定。 壓碎值指標(biāo)是檢驗(yàn)人工砂其堅(jiān)固性及耐久性的一項(xiàng)指標(biāo)。不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)砂的壓碎指標(biāo)如表7所示。 表7 砂的壓碎指標(biāo) 大量試驗(yàn)證明，人工砂的壓碎值指標(biāo)對(duì)中、低等級(jí)混凝土的強(qiáng)度一般不產(chǎn)生影響，對(duì)高等級(jí)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。混凝土中砂的級(jí)配直接與壓碎值相關(guān)，因此JGJ 52—2006人工砂的壓碎指標(biāo)不大于30%是符合要求的。 由于現(xiàn)代混凝土技術(shù)正處于革命性的變革時(shí)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(duì)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(fèi)時(shí)間，用平常心對(duì)待，積極思考、及時(shí)糾正和改變。與國(guó)外相比，我國(guó)砂石標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)比較嚴(yán)格，廣泛吸取國(guó)外科研成果，并積極借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。不是鼓勵(lì)不執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，不鼓勵(lì)突破標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其提出新技術(shù)要求，而是按照施工的工程實(shí)際和詳實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、現(xiàn)象進(jìn)行探索和獨(dú)立思考，在今后一段很長(zhǎng)時(shí)間，建立一條系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，方便工程所需。 來源：中國(guó)知網(wǎng) |
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