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[摘要]砂石集料一般可以分为自然集料和人工集料。自然集料，如天然河砂和砾石，是在气候或水和风的作用下形成的；而人工集料，如机制砂和碎石，是通过对天然石料的破碎形成的。本文研究了人工砂石集料在混凝土及砂浆的应用。
[关键词]建筑 水泥混凝土 人工砂石集料 现状
[中图分类号] TU528.45 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2013）-12-245-2
0引言
我国经济高速发展，建设材料需求量不断增长，加之建筑业的巨大需求，使得我国石料资源的开发和利用速度不断加快，同时对资源的粗放利用导致的利用率低和环境保护的损失也日益显著，同我国建设节约型社会和促进经济可持续发展的总要求极不适应。砂石集料是一种资源型产品，如何合理利用已经成为我们不得不面对的重要问题。
1集料概述
由于传统的观念，人们对砂石集料的认识存在着偏差，认为砂石集料在混凝土中仅起填充作用，砂石集料的质量对水泥混凝土质量影响不大。而从现代混凝土学分析，这种认识是片面的。不可否认水泥作为胶凝材料对水泥混凝土性能的巨大影响，而作为混凝土重要组成成分的砂石集料，在水泥混凝土混合物中的体积和重量均占据了水泥混凝土混合物的70%以上，占有绝对多数，其几何特性、物理性能、化学成份等对水泥混凝土早期的工作性能、硬化后的力学性能和耐久性能都存在不可忽视的影响。由于忽视砂石集料的质量或砂石集料的不合理使用导致工程事故的现象已经屡见不鲜。
在一些情况下，混凝土中的水泥用量超常规增加，不仅提高了混凝土成本，增加了工程造价，而且还会给混凝土的耐久性能带来严重隐患。现代混凝土学的观点是不仅重视混凝土的强度，更要重视混凝土的耐久性能。
实践表明，重视砂石集料的物理力学指标和化学成分，使用级配和粒形良好的砂石集料，可以增加混凝土的密实度，减小水灰比，提高混凝土的强度，改善耐久性，这不仅有良好的经济效益，同时还有很好的社会、环境和资源效益。
2砂石集料生产现状
由于历史的原因，我国目前集料的生产力水平较低，多为小型企业，作坊式、粗放式生产，质量不稳定，突出表现在：
（1）砂石材料质量低，不符合国家材料标准的现象严重。当前公路建设正处于高潮期，对石料资源需求量很大，导致砂石材料出现局部供不应求现象，使许多豁土、粉尘多、细长扁平颗粒含量高、级配不规格、材质不合格的材料趁机进人公路建设领域。
（2）砂石材料生产、储运和应用中缺乏质量全过程的监控手段，单级配石料的离析无法得到有效的控制，导致同批次的石料的质量偏差明显，影响使用质量。
（3）砂石材料生产设备的更新换代缓慢，生产厂家缺乏内在动力，生产过程控制松懈，产品品质和质量无法保证。由于近年来大规模基础设施建设，有限的天然河砂资源逐渐匾乏，而且短期内不可再生，成为基础设施建设的瓶劲，迫切需要人工生产的替代产品。欧洲混凝土委员会在集料指南中提出，在配制水泥混凝土时，优先应用人工集料。然而，人工砂技术指标对水泥混凝土性能的影响还有待于深人研究。
3集料品质对水泥混凝土性能的影响
近20多年来，欧洲在改善岩石破碎质量、骨料和砂对混凝土性能的影响、小于0.075mm颗粒对混凝土性能的影响、机制砂颗粒形状、骨料粒型对混凝土造价的影响、大细料含量对混凝土工作性的影响、破碎机械对集料质量的影响等方面做了大量的工作，对集料在混凝土中的应用进行了更深人的研究。根据近年来的研究成果，欧洲混凝土委员会于2002年发布了最新的混凝土用砂石集料技术标准，该标准根据当前的技术水平，从几何形式、物理性能、化学组分等方面对集料的级配、粒形、压碎值、耐磨性、吸水率、耐久性等性能提出了明确的要求。该标准尤其强调了砂石集料对混凝土耐久性的重要性，这也是上百年来使用水泥混凝土结构总结出的重要观点。欧共体20个国家参照该标准执行，其中英国已经将该标准列为国家标准，成为BS系列的组成部分。在美国，ACL混凝土建筑材料委员会也发布了关于混凝土用集料技术标准的出版物，提出了集料的技术控制指标、性能要求和试验方法，用于指导集料的选择以及在混凝土中的应用。
近来由于高性能混凝土（HPC）的兴起，高性能混凝土的工作性、强度和耐久性能对集料更加敏感，对砂石集料的研究更加深人，研究的重点主要集中于集料级配、集料颗粒形状、集料含泥量、细粉含量、集料成分等对高性能混凝土物理力学性能和耐久性能的影响。
4石粉对混凝土性能影响的研究
研究表明，石粉能改善混凝土拌合物和易性，减少混凝土胶凝材料用量，适量的石粉能起到填充料的作用，且对于提高混凝土强度有利，同时还能改善混凝土的抗渗性能。但过高的石粉含量会引起混凝土收缩增大。
目前有关规定要求将碎石清洗后才能做为集料使用。我国《水工混凝土施工规范》中规定，常态混凝土人工砂中的石粉含量应控制在6%-12%。《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》规定：配制低于C30混凝土时，石粉（小于0.08mm颗粒）含量不能大于10%。而实际工程中，人工砂生产系统制造的人工砂中石粉含量远高于这一控制标准，约为（18±2）%，有的甚至达到24%。人们对人工砂中的石粉认识不正确，使用中存在着一些误区，施工中仍按技术规范要求，盲目地洗掉石粉（含量约占10%），严格控制人工砂石粉含量在12%以下，无形中造成了资源的浪费及工程投资增大，在生产上不仅降低了集料的产量，浪费宝贵的矿产和水资源，清洗石的污水排放到河流，影响了人们的生活和生产用水质量，造成新的环境污染。
目前对于石粉含量对混凝土性能的影响研究主要有以下几个方面
（1）石粉掺量对混凝土性能的影响研究，表明当水灰比小于0.50时，石粉含量介于16%～21%之间时，混凝土的性能较优。当水灰比较小、水泥用量较多时，石粉含量可适当加大。石粉含量为16%时，混凝土拌和物和易性明显改善，泌水减小且易于振捣密实。当石粉含量增大到21%以上时，由于石粉含量太多，使混凝土密实性降低，和易性差；混凝土干缩率随石粉含量的增加而增大，石粉含量大于12%时，干缩率显著增大。
（2）大量试验表明人工砂中较佳石粉含量取决于原岩的岩性，人工砂的颗粒级配和形状，石粉中0.15～0.08mm与小于0.08mm颗粒的比例，以及水泥的实际标号，所需配制的混凝土强度等因素有关。如采用高标号水泥配制低标号混凝土，石粉含量可高达15%～25%，这时石粉可视为水泥的一种低活性掺和料。试验结果表明，巧%～18%的石粉含量的混凝土抗压强度较高；混凝土弹性模量随石粉含量的增加减少，但不明显；混凝土的极限拉伸值随石粉增加而变大；石粉使混凝土密实性增加，渗透系数减小，渗透系数随石粉含量的增大而增大。
（3）石粉对混凝土和易性等性能有明显改善作用，只要配合得当，对混凝土强度并无明显影响。当石粉含量大于巧%时，混凝土拌和物和易性明显得到改善，流动性增大，泌水减小，容易振捣，再振捣作用下能够均匀、密实的填满模板的角落。这主要是由于石粉的细度基本与水泥细度相同，石粉含量增加，相当于增加了水泥净浆的数量，减少了砂子之间的摩擦，增加了砂浆的流动性，改善了砂浆的保水性及混凝土的和易性。适当石粉含量可填充混凝土的微细空隙，增加混凝土的密实性，改善混凝土的抗渗性能。因此，过去在大多数混凝土施工中，都将骨料中的石粉冲洗掉是不正确的。
5结束语
通过分析当前国内外人工砂石集料的生产现状、集料品质对水泥混凝土性能的影响以及机制砂在混凝土中的应用，提出因地编制砂石集料技术控制指标的意义和必要性。
[关键词]建筑 水泥混凝土 人工砂石集料 现状
[中图分类号] TU528.45 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2013）-12-245-2
0引言
我国经济高速发展，建设材料需求量不断增长，加之建筑业的巨大需求，使得我国石料资源的开发和利用速度不断加快，同时对资源的粗放利用导致的利用率低和环境保护的损失也日益显著，同我国建设节约型社会和促进经济可持续发展的总要求极不适应。砂石集料是一种资源型产品，如何合理利用已经成为我们不得不面对的重要问题。
1集料概述
由于传统的观念，人们对砂石集料的认识存在着偏差，认为砂石集料在混凝土中仅起填充作用，砂石集料的质量对水泥混凝土质量影响不大。而从现代混凝土学分析，这种认识是片面的。不可否认水泥作为胶凝材料对水泥混凝土性能的巨大影响，而作为混凝土重要组成成分的砂石集料，在水泥混凝土混合物中的体积和重量均占据了水泥混凝土混合物的70%以上，占有绝对多数，其几何特性、物理性能、化学成份等对水泥混凝土早期的工作性能、硬化后的力学性能和耐久性能都存在不可忽视的影响。由于忽视砂石集料的质量或砂石集料的不合理使用导致工程事故的现象已经屡见不鲜。
在一些情况下，混凝土中的水泥用量超常规增加，不仅提高了混凝土成本，增加了工程造价，而且还会给混凝土的耐久性能带来严重隐患。现代混凝土学的观点是不仅重视混凝土的强度，更要重视混凝土的耐久性能。
实践表明，重视砂石集料的物理力学指标和化学成分，使用级配和粒形良好的砂石集料，可以增加混凝土的密实度，减小水灰比，提高混凝土的强度，改善耐久性，这不仅有良好的经济效益，同时还有很好的社会、环境和资源效益。
2砂石集料生产现状
由于历史的原因，我国目前集料的生产力水平较低，多为小型企业，作坊式、粗放式生产，质量不稳定，突出表现在：
（1）砂石材料质量低，不符合国家材料标准的现象严重。当前公路建设正处于高潮期，对石料资源需求量很大，导致砂石材料出现局部供不应求现象，使许多豁土、粉尘多、细长扁平颗粒含量高、级配不规格、材质不合格的材料趁机进人公路建设领域。
（2）砂石材料生产、储运和应用中缺乏质量全过程的监控手段，单级配石料的离析无法得到有效的控制，导致同批次的石料的质量偏差明显，影响使用质量。
（3）砂石材料生产设备的更新换代缓慢，生产厂家缺乏内在动力，生产过程控制松懈，产品品质和质量无法保证。由于近年来大规模基础设施建设，有限的天然河砂资源逐渐匾乏，而且短期内不可再生，成为基础设施建设的瓶劲，迫切需要人工生产的替代产品。欧洲混凝土委员会在集料指南中提出，在配制水泥混凝土时，优先应用人工集料。然而，人工砂技术指标对水泥混凝土性能的影响还有待于深人研究。
3集料品质对水泥混凝土性能的影响
近20多年来，欧洲在改善岩石破碎质量、骨料和砂对混凝土性能的影响、小于0.075mm颗粒对混凝土性能的影响、机制砂颗粒形状、骨料粒型对混凝土造价的影响、大细料含量对混凝土工作性的影响、破碎机械对集料质量的影响等方面做了大量的工作，对集料在混凝土中的应用进行了更深人的研究。根据近年来的研究成果，欧洲混凝土委员会于2002年发布了最新的混凝土用砂石集料技术标准，该标准根据当前的技术水平，从几何形式、物理性能、化学组分等方面对集料的级配、粒形、压碎值、耐磨性、吸水率、耐久性等性能提出了明确的要求。该标准尤其强调了砂石集料对混凝土耐久性的重要性，这也是上百年来使用水泥混凝土结构总结出的重要观点。欧共体20个国家参照该标准执行，其中英国已经将该标准列为国家标准，成为BS系列的组成部分。在美国，ACL混凝土建筑材料委员会也发布了关于混凝土用集料技术标准的出版物，提出了集料的技术控制指标、性能要求和试验方法，用于指导集料的选择以及在混凝土中的应用。
近来由于高性能混凝土（HPC）的兴起，高性能混凝土的工作性、强度和耐久性能对集料更加敏感，对砂石集料的研究更加深人，研究的重点主要集中于集料级配、集料颗粒形状、集料含泥量、细粉含量、集料成分等对高性能混凝土物理力学性能和耐久性能的影响。
4石粉对混凝土性能影响的研究
研究表明，石粉能改善混凝土拌合物和易性，减少混凝土胶凝材料用量，适量的石粉能起到填充料的作用，且对于提高混凝土强度有利，同时还能改善混凝土的抗渗性能。但过高的石粉含量会引起混凝土收缩增大。
目前有关规定要求将碎石清洗后才能做为集料使用。我国《水工混凝土施工规范》中规定，常态混凝土人工砂中的石粉含量应控制在6%-12%。《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》规定：配制低于C30混凝土时，石粉（小于0.08mm颗粒）含量不能大于10%。而实际工程中，人工砂生产系统制造的人工砂中石粉含量远高于这一控制标准，约为（18±2）%，有的甚至达到24%。人们对人工砂中的石粉认识不正确，使用中存在着一些误区，施工中仍按技术规范要求，盲目地洗掉石粉（含量约占10%），严格控制人工砂石粉含量在12%以下，无形中造成了资源的浪费及工程投资增大，在生产上不仅降低了集料的产量，浪费宝贵的矿产和水资源，清洗石的污水排放到河流，影响了人们的生活和生产用水质量，造成新的环境污染。
目前对于石粉含量对混凝土性能的影响研究主要有以下几个方面
（1）石粉掺量对混凝土性能的影响研究，表明当水灰比小于0.50时，石粉含量介于16%～21%之间时，混凝土的性能较优。当水灰比较小、水泥用量较多时，石粉含量可适当加大。石粉含量为16%时，混凝土拌和物和易性明显改善，泌水减小且易于振捣密实。当石粉含量增大到21%以上时，由于石粉含量太多，使混凝土密实性降低，和易性差；混凝土干缩率随石粉含量的增加而增大，石粉含量大于12%时，干缩率显著增大。
（2）大量试验表明人工砂中较佳石粉含量取决于原岩的岩性，人工砂的颗粒级配和形状，石粉中0.15～0.08mm与小于0.08mm颗粒的比例，以及水泥的实际标号，所需配制的混凝土强度等因素有关。如采用高标号水泥配制低标号混凝土，石粉含量可高达15%～25%，这时石粉可视为水泥的一种低活性掺和料。试验结果表明，巧%～18%的石粉含量的混凝土抗压强度较高；混凝土弹性模量随石粉含量的增加减少，但不明显；混凝土的极限拉伸值随石粉增加而变大；石粉使混凝土密实性增加，渗透系数减小，渗透系数随石粉含量的增大而增大。
（3）石粉对混凝土和易性等性能有明显改善作用，只要配合得当，对混凝土强度并无明显影响。当石粉含量大于巧%时，混凝土拌和物和易性明显得到改善，流动性增大，泌水减小，容易振捣，再振捣作用下能够均匀、密实的填满模板的角落。这主要是由于石粉的细度基本与水泥细度相同，石粉含量增加，相当于增加了水泥净浆的数量，减少了砂子之间的摩擦，增加了砂浆的流动性，改善了砂浆的保水性及混凝土的和易性。适当石粉含量可填充混凝土的微细空隙，增加混凝土的密实性，改善混凝土的抗渗性能。因此，过去在大多数混凝土施工中，都将骨料中的石粉冲洗掉是不正确的。
5结束语
通过分析当前国内外人工砂石集料的生产现状、集料品质对水泥混凝土性能的影响以及机制砂在混凝土中的应用，提出因地编制砂石集料技术控制指标的意义和必要性。