机制砂在季冻区混凝土中的应用技术指南 127Word下载.docx

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7.5振捣24

7.6养护24

7.7拆模26

8混凝土质量检验和验收28

8.1混凝土拌合物质量检验28

8.2硬化混凝土质量检验29

附录A预防机制砂混凝土发生碱骨料反应技术措施30

A.1技术措施30

A.2试验方法和检验规则30

A.3工程管理30

附录B机制砂高强混凝土配合比设计32

B.1设计原则32

B.2设计计算32

前 言

本标准由吉林省交通运输厅提出并归口。

主编单位：

吉林省交通科学研究所

参编单位：

吉林省高等级公路建设局

中交隧道局工程有限公司

吉林省公路工程监理有限公司

本标准主要起草人：

秦卫军陈志国张广庆王岩松王书娟于丽梅石鑫

李德阳金桩邱明王晓明刘晓肖万海东

主审：

李长江

1总则

1.0.1为适应公路建设对机制砂需求量不断增长的需要，提高公路建设过程中的废弃资源循环利用率，促进和规范水泥混凝土用机制砂的生产与应用，保证机制砂混凝土的质量，特制订本指南。

1.0.2本指南适用于吉林省公路建设中机制砂混凝土的生产、质量控制和检验，有关技术指标可供设计和施工时采用，相似地区工程项目可参考使用。

1.0.3不同产地的混凝土用机制砂应进行试验验证，必要时应修筑实体试验工程，并经专家论证后方可应用。

1.0.4季冻区机制砂混凝土除符合本指南要求外，尚应符合国家和行业现行相关标准的规定。

2术语和符号

2.1术语

2.1.1机制砂（manufacturedsand）

由机械破碎、筛分制成的、粒径小于4.75mm的岩石颗粒，不包括软质岩和风化岩的颗粒。

2.1.2混合砂（blendsand）

由机制砂和天然砂混合制成的砂。

2.1.3石粉含量（rockfinescontent）

机制砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量

2.1.4亚甲蓝MB值（methylenebluevalue）

用于判定机制砂中粒径小于0.075mm颗粒含量主要是黏土还是母岩化学成分相同的石粉的指标。

2.1.5矿物掺合料（mineraladditives）

以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成份，并具有规定细度，掺入混凝土中能改善混凝土性能的粉体材料。

本指南特指粉煤灰、硅灰、火山灰、磨细粒化高炉矿渣粉等。

2.1.6胶凝材料用量（Cementitiousbindercontent）

混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。

2.1.7矿物掺合料掺量（additionofmineraladditives）

混凝土胶凝材料用量中矿物掺合料用量占有的质量百分比。

2.1.8外加剂掺量（additionofadmixtures）

混凝土胶凝材料中外加剂用量占胶凝材料的质量百分比。

2.1.9水胶比（water-binderratio）

混凝土拌合物中用水量与胶凝材料质量之比。

2.1.10含固量（solidcontent）

液体外加剂中的固体含量。

2.1.11氯离子含量（chloridecontent）

混凝土中氯离子含量与胶凝材料用量的质量百分比。

2.1.12混凝土碱骨料反应（alkali-aggregatereaction）

混凝土中的碱（包括外界渗入的碱）与骨料中的碱活性矿物成分发生化学反应，导致混凝土膨胀开裂和损毁的现象。

包括碱-硅酸盐反应和碱-碳酸盐反应。

2.1.13碱-硅酸盐反应（alkali-silicatereaction）

混凝土碱骨料反应的一种，特指混凝土中的碱（包括外界渗入的碱）与骨料中活性SiO2发生化学反应，导致混凝土膨胀开裂和损毁的现象。

2.1.14碱-碳酸盐反应（alkali-carbonatereaction）

混凝土碱骨料反应的一种，特指混凝土中的碱（包括外界渗入的碱）与活性白云质骨料中白云石晶体发生化学反应，导致混凝土膨胀开裂和损毁的现象。

2.1.15碱活性（alkalireactivity）

骨料在混凝土中与碱发生膨胀反应的特性。

2.1.16碱含量（alkalicontent）

特指混凝土中当量Na2O含量，以kg/m3计；

碱含量＝Na2O＋0.658K2O。

2.1.17水粉比（water-powderratio）

机制砂混凝土中水与胶凝材料和石粉质量之和的比值。

2.1.18机制砂普通混凝土（manufacturedsandnormalconcrete）

以机制砂为全部细集料配置的强度等级小于等于C40的水泥混凝土。

2.1.19机制砂高性能混凝土（manufacturedsandhighperformanceconcrete）

以耐久性为基本要求，并满足工程其他特殊性能和匀质性要求，用水泥、机制砂、碎石、矿物掺合料、外加剂和水等培植而成的水泥混凝土。

本指南特指C50～C80强度等级机制砂高性能混凝土，具有良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性。

2.2符号

ｍB——每立方米混凝土的胶凝材料用量（kg）；

ｍb——每立方米混凝土的矿物掺合料用量（kg）；

βb——每立方米混凝土的矿物掺合料掺量（%）；

ｍc——每立方米混凝土的水泥用量（kg）；

ｍg——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；

ｍs——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）

ｍw——每立方米混凝土的用水量（kg）；

w/B——水胶比；

ｍcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg）；

s——砂率（%）；

c,t——混凝土表观密度实测值（kg/m3）；

c,c——混凝土表观密度计算值（kg/m3）；

——混凝土配合比校正系数。

3机制砂的生产与检验

3.1机制砂的生产过程质量控制

3.1.1母岩选择

a）新建砂场应做好石料资源的勘察工作，应避免选用覆盖土层较厚、夹层含泥较多、母岩强度低以及岩石分层成片状等质量差的母岩。

b）经现场取样，用于机制砂加工的母岩不应具有潜在碱集料反应活性，抗压强度不宜低于80MPa。

宜使用洁净、质地硬质、无软弱颗粒及无风化石的石灰岩、白云岩、花岗岩、石英岩、辉绿岩和玄武岩等岩石生产机制砂，不宜使用泥岩、页岩、板岩等岩石生产机制砂。

c）石料场确定后，应人工或机械清除表面覆盖土层或软弱风化层，使岩层裸露。

在开采时，应防止泥土、风化岩、树根、草皮等杂物混入。

3.1.2机制砂生产

a）制砂机安装应离采石场爆破区150m～200m以外，确保开采与制砂作业安全。

b）生产机制砂时，粗碎、中碎一般分别采用鄂式破碎机与反击式破碎机或圆锥式破碎机，细碎制砂机宜选用冲击式破碎机、棒磨机等，不宜采用单纯的锤式破碎机。

c）机制砂生产工艺参数应按设备的特性进行优化，并应加强设备的维护，及时更换易磨损设备，稳定机制砂的质量。

制砂机的进料粒度一般控制为20mm左右，机制砂的细度模数通过调试振动筛的角度和筛孔尺寸进行控制，机制砂中石粉含量按除粉工艺和设备特点，选择合理工艺参数进行控制。

d）机制砂的石粉含量应通过干法或湿法除粉工艺进行调整，并根据具体情况选择适宜的除粉设备。

干法除粉利用收尘设备可控制机制砂中石粉含量在7～10%，采用选粉设备适用于各级机制砂生产。

湿法除粉应选用轮式洗砂机，不宜选用螺旋洗砂机。

e）加工好的机制砂在连续10次（每小时抽样1次）抽样检测，至少有9次的细度模数与10次抽样的细度模数平均值相差不大于0.2。

f）机制砂应按规格、级别分别堆放，机制砂的堆放场地要求清洁硬化。

为防止颗粒离析，出料皮带上宜喷洒适量水，干砂堆料高度不易超过5m，并采取必要措施防止粉尘飞扬，污染环境，避免泥土等杂物混入。

3.2机制砂的检验规则

3.2.1检验分类

3.2.1.1出厂检验

机制砂生产过程中，每批产品应按同规格、同级别进行出厂检验。

机制砂的出厂检验项目为：

颗粒级配、细度模数、泥块含量、石粉含量（含亚甲蓝试验）、松散堆积密度、压碎指标。

3.2.1.2型式检验

机制砂应进行型式检验，同时向有关管理部门备案。

机制砂的型式检验项目为：

碱集料反应、母岩抗压强度、颗粒级配，细度模数、泥块含量、石粉含量（含亚甲蓝试验）、有害物质、压碎指标、表观密度、堆积密度、空隙率。

有下列情况应进行型式检验：

a）新产品投产和老产品转产时；

b）原料资源或生产工艺发生变化时；

c）正常生产时，每年进行一次；

3.2.2组批规则

按同规格、级别、适用等级及日产量每600t为一批，不足600t亦为一批；

日产量超过2000t，按1000t为一批，不足1000t亦为一批。

当确认产品质量比较稳定时，可按1000t为一批，每批抽样质量按照《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）执行。

3.2.3判定规则

3.2.3.1检验（含复验）后各项性能指标均符合本规定的相应类别规定时，可判定该批产品合格。

3.2.3.2检验中质量指标若有一项不符合本指南相应级别的要求时，则应从同一批产品中加倍取样，对不合格要求的项目进行复验。

复验后，该项指标符合本指南要求时，可判定该批产品合格；

仍然不符合本指南的要求时，则该批产品降级使用或判为不合格。

4机制砂的质量控制标准

4.1分级与规格

4.1.1分级

a）机制砂按技术要求分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。

b）Ⅰ级宜用于强度等级≥C60的混凝土；

Ⅱ级宜用于强度等级C35～C55及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；

Ⅲ级宜用于强度等级≤C30的混凝土。

4.1.2规格

机制砂的粗细程度按细度模数分为粗砂、中砂二种规格，其细度模数分别为：

粗砂：

3.7～3.1

中砂：

3.0～2.3

4.2质量标准

4.2.1颗粒级配

机制砂按累计筛余量（以质量百分率计，下同）分成三个级配区（见表4.2.1），其颗粒级配应处于表4.2.1中的任何一个区以内。

机制砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm、0.6mm筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5%。

表4.2.1机制砂的颗粒级配区

方孔筛筛孔

边长尺寸（mm）

9.50

4.75

2.36

1.18

0.60

0.30

0.15

累计筛余（%）

Ⅰ区

10～0

35～5

65～35

85～71

95～80

100～90

Ⅱ区

25～0

50～10

70～41

92～70

注：

①当采用机制砂的颗粒级配不符合表4.2.1的要求时，应采取相应的技术措施，经试验证明能确保工程质量的前提下，经相关部门认可后方允许使用。

②配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。

当采用Ⅰ区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性。

③对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂，细度模数应控制在2.6-2.9之间。

4.2.2泥块含量和石粉含量

机制砂中的泥块含量以及经亚甲蓝法试验MB值判定后的石粉含量应符合表4.2.2的规定。

表4.2.2机制砂泥块含量和石粉含量的限值

混凝土强度等级

Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅲ级

泥块含量（按质量计，%）

≤0.5

≤1.0

石粉含量

（按质量计，%）

MB＜1.4

≤5.0

≤7.0

≤10.0

MB≥1.4

≤2.0

≤3.0

-

①石粉含量大于7%但小于10%情况下，根据使用部位和用途，经试验证明能确保工程质量的前提下，经相关部分认可后方可使用。

②石粉含量大于10%但小于15%情况下，根据使用部位和用途，经试验证明能确保工程质量的前提下，经相关部分认可后方可使用。

4.2.3有害物质

机制砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣、沥青等杂物。

机制砂中如含有云母、轻物质、有机物、氯化物、硫化物及硫酸盐等有害物质，应符合表4.2.3的规定。

表4.2.3机制砂中有害物质含量限值

项目

含量限值

检验方法

云母含量（按质量计，%）

＜2.0

T0337-1994

轻物质含量（按质量计，%）

＜1.0

T0338-1994

硫化物和硫酸盐含量

（折算成SO3按质量计，%）

T0341-1994

有机物含量

（用比色法试验）

颜色不应深于标准色，如深于标准色，应按水泥胶砂强度试验方法，对原状砂和洗除有机物的砂进行胶砂强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。

T0336-1994

砂中如含有颗粒状硫酸盐或硫化物，则应进行混凝土耐久性试验，满足要求时方可使用。

4.2.4压碎指标

机制砂的压碎指标应符合表4.2.4的规定。

表4.2.4机制砂压碎值指标

指标

单粒级最大压碎指标（%）

＜20

＜25

＜30

4.2.5岩石抗压强度

机制砂母岩强度首先应由生产单位提供，岩浆岩不应小于100MPa，变质岩不应小于80MPa，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。

4.2.6表观密度、堆积密度、空隙率

机制砂的表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：

表观密度大于2500kg/m3、松散堆积密度大于1350kg/m3、空隙率小于47%。

4.2.7碱集料反应

在碱集料反应试验前，首先应采用岩相法检验碱活性集料的品种及所含活性矿物的类型和数量。

当检验出集料中含有活性二氧化硅时，应采用快速碱硅酸反应法和砂浆长度法进行碱活性检验；

当检验出集料中含有活性碳酸岩时，应采用岩石柱法进行碱活性检验。

机制砂不得具有潜在碱活性。

4.2.8磨光值

路面和桥面混凝土所用机制砂，还应检验砂浆磨光值，其值宜大于35，不宜使用抗磨性较差的泥岩、页岩、板岩等沉积岩类母岩品种生产机制砂。

4.2.9坚固性

机制砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后的质量损失不应大于8%。

对同一产源的机制砂，在类似的环境下使用已有可靠的经验和技术资料时，可不进行坚固性检验。

5机制砂混凝土原材料

5.1水泥

5.1.1水泥应符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）中水泥的规定；

道路硅酸盐水泥应符合《道路硅酸盐水泥》（GB13693-2005）的规定。

5.1.2水泥应选用质量稳定,且不得采用立窑水泥，宜采用硅酸盐水泥（P·

Ⅰ、P·

Ⅱ）或普通硅酸盐水泥（P·

O），其中的混合材料宜为矿渣或粉煤灰。

C30及以下混凝土宜选用32.5级水泥，C35～C45混凝土宜选用42.5级水泥；

配制C50、C55混凝土宜采用42.5级水泥，28d胶砂强度不宜低于50MPa，也可采用P·

O52.5级水泥；

配制C60～C80混凝土宜采用52.5级水泥，28d胶砂强度不宜低于58MPa。

5.1.3为改善混凝土的抗裂性能和耐久性，水泥的技术要求除满足国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175）的有关规定外，还应满足下列要求：

水泥比表面积不宜超过350m2/kg，不得超过400m2/kg；

水泥熟料中C3A含量不应大于8%；

水泥中碱含量（按Na2O当量计）宜≤0.6%，应≤0.8%；

水泥中Cl－含量对于钢筋混凝土应≤0.10%，对于预应力混凝土应≤0.06%。

5.2矿物掺和料

5.2.1机制砂混凝土所用的矿物掺和料宜为粉煤灰、磨细粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）、硅灰、天然沸石粉以及复合矿物掺和料等。

掺和料必须品质稳定、来料均匀，来源固定。

粉煤灰应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）Ⅱ级以上粉煤灰的规定，粉煤灰应符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）中的规定；

矿渣粉应符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）的规定；

硅灰、天然沸石粉应符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）的规定；

矿物掺合料还应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）的规定。

5.2.2粉煤灰（包括磨细粉煤灰）在符合标准规定的基础上，还应符合下列规定：

粉煤灰来自燃煤工艺先进的电厂；

应采用F类粉煤灰，不得采用C类粉煤灰；

宜选用Ⅰ级粉煤灰，如达不到，仅应允许细度、需水量比和烧失量三项指标中有一项为Ⅱ级粉煤灰指标，除此之外，不允许采用其它情况的Ⅱ级粉煤灰和Ⅲ级粉煤灰。

5.2.3矿渣粉在符合标准规定的基础上，还应符合下列规定：

比表面积应≥350m2/kg，但过细的磨细矿渣粉也不利于控制水化热温升和防裂，一般宜≤550m2/kg；

需水量比应≤100%；

28d胶砂活性指数应≥95%。

5.2.4硅灰宜用于配制特殊高强或高耐磨、耐久性混凝土，单掺硅灰会增加低水胶比机制砂混凝土的自收缩，并不利于降低混凝土温升，在大体积混凝土中应慎用。

在采用硅灰时，一般应与其他矿物掺和料复合使用，复合比例应经试验确定。

5.2.5使用两种或两种以上的掺和料复合而成的磨细矿物掺和料，其效果通常能明显优于单一矿物掺和料。

复合掺和料应有合格的产品标准或经过有关部门鉴定的性能检测证明并附有组成成分和使用说明，不得添加对混凝土有害的成分。

为避免增加混凝土的自收缩和温升，复合磨细矿物掺和料也不宜过细。

5.3机制砂

5.3.1机制砂应符合本指南第4章规定；

路面混凝土用机制砂应符合《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/TF30-2014）中Ⅱ级以上（含Ⅱ级）砂的规定。

5.3.2机制砂宜选用专门机组生产的质地均匀坚硬、级配合理的中、粗砂，配制普通机制砂混凝土的砂细度模数宜控制在2.3～3.7范围，配制高性能机制砂混凝土的砂细度模数在2.6～2.9之间。

5.3.3当采用的机制砂级配不符合本标准4.2.1条技术要求，或配制的混凝土和易性不能满足设计要求时，宜考虑采用机制砂与适宜细度模数的天然砂按一定比例掺配的混合砂，以满足不同要求的混凝土。

5.3.4不应简单地通过堆积密度或空隙率的大小来判断机制砂级配的好坏，因为机制砂一般级配不良，但由于其中较高的石粉含量，导致其堆积密度增大，空隙率减小。

5.3.5配制C30及以下混凝土用机制砂应符合Ⅲ级砂的规定，石粉含量宜控制≤10%（MB＜1.4时），压碎指标＜30%；

配制C35～C45混凝土用机制砂应符合Ⅱ级砂的规定，石粉含量宜控制≤7%（MB＜1.4时），压碎指标＜25%。

配制C50、C55混凝土应使用Ⅱ级及以上级别机制砂，石粉含量宜控制≤7%（MB＜1.4时），泥块含量≤1.0%，压碎指标＜25%；

配制C60～C80混凝土应使用Ⅰ级机制砂，石粉含量宜控制≤5%（MB＜1.4时），泥块含量≤0.5%，压碎指标＜20%。

5.3.6机制砂中含有5%～10%的石粉，宜作为改善普通中低强度特别是泵送中低强度机制砂混凝土和易性的手段，配制的混凝土强度等级越低、流动性越大，机制砂石粉含量宜控制越高。

5.3.7机制砂的其他质量标准应符合本指南4.2节的规定。

5.4粗集料

5.4.1粗集料应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50）中粗集料的规定；

用于水泥混凝土路面的机制砂混凝土的粗集料应符合《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/TF30-2014）中Ⅱ级以上（含Ⅱ级）碎石的规定。

5.4.2粗集料成型宜采用冲击式反击破碎石机，粗集料应选用质地均匀坚硬、级配合理、粒形良好、线膨胀系数较小的洁净的碎石。

5.4.3进行粗集料供应料源选择时，应进行岩石的抗压强度检验。

岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于2。

施工过程中碎石的强度可用压碎指标控制，碎石的压碎指标不应大于12%。

5.4.4进行粗集料料源选择时还必须对粗集料的碱活性进行检验，应首先采用岩相法检验，若粗集料含有碱-硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10%。

不得采用可能发生碱集料反应的活性粗集料。

5.4.5配制C50、C55混凝土的粗集料最大粒径不宜大于25mm，配制C60～C80混凝土的粗集料最大粒级不宜大于20mm。

5～20mm粗集料宜分两级（5～10mm和10～20mm）、5～25mm粗集料宜分两级（5～16mm和16～25mm）储存、运输、配合、计量。

级配范围应符合表5.4.5的要求。

表5.4.5粗骨料级配范围

连续级配工程粒径（mm）

9.5

16.0

19.0

26.5

31.5

5～10

95～100

80～100

0-15

—

5～16

85～100

30～60

0～10

5～20

90～100

40～70

5～25

0～70

0～5

路面混凝土用粗集料级配应符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30）3.3.2条的规定。

5.4.6粗集料松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）。

5.4.7粗集料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法进行检验，试样经5次循环后，其质量损失率对混凝土结构不应超过8%，对预应力混凝土结构不应超过5%。

5.4.8粗集料中的有害物质含量应符合表5.4.8的规定。

表5.4.8粗集料的有害物质含量

序号

技术要求

检测方法

1

针片状颗粒含量（%）

泵送≤5，非泵送≤8

T0311-2005

2

含泥量（%）

不应大于1.0，宜小于0.8

T0310-2005

3

泥块含量（%）

≤0.25

4

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）（%）

5

氯离子含量（%）

≤0.02

T260-97（2009）

粗集料中如含有颗粒