葛文軍 ，李小超，晏 姝

(1.黑龍江省農(nóng)墾寶泉嶺管理局水務(wù)局，黑龍江 寶泉嶺 154211;2.華北水利水電學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450000)

天然砂作為水利水電工程主要的天然建筑材料，其各項物化指標不僅影響工程質(zhì)量，同時，對工程造價也有重要意義。砂料顆粒級配作為一項重要物理指標對評定砂料品質(zhì)和施工質(zhì)量控制起著關(guān)鍵作用。本次試驗所采用的天然砂來自洛陽市洛寧縣渡洋河砂場(簡記為1#)和洛河河漫灘砂場(簡記為2#)。

1 試驗過程

試驗過程按2個方式進行，具體為:

1.1 試驗1

按照《SL352—2006 水工混凝土試驗規(guī)程》［1］中2.1 節(jié)砂料顆粒級配試驗要求，將兩種砂樣分別通過10 mm篩，充分拌勻后，用四分法縮分至每份≥550 g的砂樣4 份，分別記為1#－1、1#－2、2#－1 和2#－2，在105 ±5 ℃下烘至質(zhì)量恒定，冷卻至室溫后，分別稱取500 g砂樣，置于公稱直徑由上到下依次為5、2.5、1.25、0.63、0.315 mm和0.16 mm的標準方孔套篩上，在搖篩機上搖動10 min后，分別稱量各號篩上的質(zhì)量，計算分計篩余百分率和累計篩余百分率，最后計算細度模數(shù)和平均粒徑，結(jié)合級配曲線評定砂的品質(zhì)。

1.2 試驗2

由含泥量實驗可知，1#砂含泥量為18.0% ＞5%，2#砂含泥量為5.12%略高于5%(若不做含泥量實驗，可在實驗1 中加上0.075 mm的篩子，＜0.075的顆粒為黏粒，近而估算含泥量，此值肯定要比實際含泥量實驗測值小些)。

按照《JGJ 52—2006 普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》中6.1 節(jié)砂料顆粒級配試驗要求，先將試樣水洗，然后烘干至恒重，再進行篩分并計算細度模數(shù)和平均粒徑，結(jié)合級配曲線評定砂的品質(zhì)［1－2］。具體篩分方法同實驗1。

1.3 實驗說明

在實驗室中只有孔寬為4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15 mm的標準方孔篩，孔徑為5、2.5、1.25、0.63、0.315 mm和0.16 mm的標準篩為圓孔篩。規(guī)范《SL 352—2006》雖未明確說明，但規(guī)范《JGJ 52—2006》卻給出了兩者的對應(yīng)關(guān)系，見表1，同時指出兩種篩對砂的級配曲線和細度模數(shù)無明顯差異。因此按現(xiàn)行標準統(tǒng)一要求使用方孔篩。

表1 砂篩孔徑(公稱直徑)與方孔篩篩邊長的對應(yīng)關(guān)系 mm

2 砂細度的劃分

根據(jù)《JGJ 52—2006》，按細度模數(shù)和平均粒徑［4］，可將天然砂分為以下4 種，見表2。

表2 天然砂細度劃分表

3 細度模數(shù)和平均粒徑的計算

細度模數(shù)和平均粒徑的計算按2 種方式表達:

3.1 按我國現(xiàn)行標準計算

按我國現(xiàn)行標準《SL 352—2006 水工混凝土試驗規(guī)程》、《JGJ 52—2006 普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》規(guī)定，砂子的細度模數(shù)按下式計算:

式中:FM 為砂料細度模數(shù);A1，A2，A3分別為5.0、2.5、1.25 mm各篩上的累計篩余百分數(shù);A4，A5，A6分別為0.63、0.315、0.16 mm各篩上的累計篩余百分數(shù)。

在實驗1 的基礎(chǔ)上，按照式(1)可計算出1#和2#砂的細度模數(shù)，見表3 和表4。

由式(1)算出來的FM 的物理意義是:在不考慮粒徑＞5.0 mm和粒徑＜0.16 mm的顆粒的情況下，其它各粒徑累計篩余百分率之和，它是砂料粗細程度的直觀描述，F(xiàn)M 的值越大，砂子越粗。

顯然，＞5.0 mm(同時＜10 mm)顆粒對混凝土配置、施工都是無害的，尤其是對配置砂漿反倒是有利的，可以顯著提高其強度;考慮到成品砂料的篩分生產(chǎn)一般要加水，在水洗篩分的過程中，使得部分細顆粒(可以認為是粒徑＜0.16 mm的粉黏粒)被沖洗掉，因此細顆粒的含量在計算細度模數(shù)時將是一個值得注意的問題，當(dāng)細顆粒的含量較高時(一般認為＞10%)，式(1)算出的FM 是不符合生產(chǎn)實際的。

式中:FM' 為實用砂料細度模數(shù);A1'，A1'，A1' 分別為5.0、2.5、1.25 mm 各篩上的累計篩余百分數(shù);A4'，A5'，A6' 分別為0.63、0.315、0.16 mm各篩上的累計篩余百分數(shù)。

同時筆者通過實驗2 對比了規(guī)范《JGJ 52—2006》要求試樣水洗烘干后再次篩分試驗結(jié)果與此種計算方法的差異。對比結(jié)果見表5，表6。

對比分析表3 和表5，表4 和表6，我們有以下結(jié)論:

1)由表3 可見，F(xiàn)M 為1.10－1.12，按細度模數(shù)應(yīng)為特細砂，平均粒徑為0.26，按平均粒徑應(yīng)為細砂，顯然存在矛盾。表5 經(jīng)過綜合考慮的實用細度模數(shù)與平均粒徑均在細砂范圍之內(nèi)，最終確定1#砂在生產(chǎn)中可經(jīng)過處理作為細砂使用。由表3 和表5可見，F(xiàn)M'－FM=0.93～0.88 ＞0.2，我們知道在配置混凝土?xí)r，細度模數(shù)如有0.2 以上的變化時，就要改變配合比，否則混凝土的稠度就會發(fā)生變化。可見這種情況下對細度模數(shù)的影響是不容忽視的。

2)由表6 可見，按實用細度模數(shù)，2#砂為粗砂，由于其平均粒徑為0.41～0.43 在中砂范圍之內(nèi)，說明其0.16～0.63 mm的顆粒含量較多;由表4 和表6可見，F(xiàn)M'－ FM=0.17～0.15 ＜0.2 。

表3 1#砂顆粒級配結(jié)果統(tǒng)計表

表5 1#砂FM 與FM' 的對比

表6 2#砂FM 與FM' 的對比

3)當(dāng)含泥量＞5%時，按規(guī)范《JGJ 52—2006》要求試樣經(jīng)水洗烘干再次篩分后，與實用細度模數(shù)比較，由表5 和表6 可知兩者相差不大，實用細度模數(shù)的計算是合理的。

3.2 按《SL 251—2000 水利水電天然建筑材料勘察規(guī)程》計算

按《SL 251—2000 水利水電天然建筑材料勘察規(guī)程》中關(guān)于細度模數(shù)的計算公式為:

式中:FM 為砂料細度模數(shù);A25，A125分別為2.5、1.25mm各篩上的累計篩余百分數(shù);A0.63，A0.315，A0.158分別為0.63、0.315、0.16 mm各篩上的累計篩余百分數(shù)。

通過上述分析可知:當(dāng)含泥量較大時，用該式計算出來的細度模數(shù)與生產(chǎn)實際的相比會偏小，因此建議具體計算時可以采用以下兩種方法:

1)按《SL 352—2006》試驗，采用實用細度模數(shù)公式(2)進行計算，從形式上來看式(2)與式(3)相同，但應(yīng)注意兩者在計算篩余百分率時，總質(zhì)量是不同的，如果＞5.0 mm粒徑的顆粒不是很多，式(2)也可不計算A' 。

2)按《JGJ 52—2006》規(guī)定，先將試樣水洗后烘干至恒重，再進行篩分試驗，再按式(1)進行計算細度模數(shù)。

4 結(jié)論與建議

1)各種形式的細度模數(shù)計算式本質(zhì)都是一樣的，都是累計篩余百分率之和，只是考慮因素存在細微差異。

2)在計算細度模數(shù)時，如果＞5 mm，＜10 mm的顆粒含量≤10%時，可將其考慮進去，這樣可提高砂料的細度模數(shù)，同時，對工程實際也是有利的。

3)如果細顆粒(＜0.16 mm)含量＞5%，建議在計算細度模數(shù)時，采用實用細度模數(shù)計算式進行計算，或者先將試樣水洗烘干后再進行篩分試驗。

4)在參照規(guī)范《SL 352—2006》進行篩分試驗時，應(yīng)注意結(jié)合規(guī)范《JGJ 52—2006》中相關(guān)的說明或要求。

［1］劉蜀岷.漿砌石用砂粒徑模數(shù)分析［J］.東北水利水電，2010(01):41－42.

［2］白慶武.關(guān)于混凝土細骨料試驗中砂細度模數(shù)問題的探討［J］.工程科技，2011(28):316.