的混凝土流动性往往比山砂或机制砂好，但与水泥的粘结性能相对较差；山砂和机制砂表面较粗糙，多棱角，故混凝土拌合物流动性相对较差，但与水泥的粘结性能较好。水灰比相同时，山砂或机制砂配制的混凝土强度略高；而流动性相同时，因山砂和机制砂用水量较大，故混凝土强度相近。铁路轨枕一般要求采用天然河砂。
3. 坚固性。砂是由天然岩石经自然风化作用而成，机制砂也会含大量风化岩体，在冻融或干湿循环作用下有可能继续风化，因此对某些重要工程或特殊环境下工作的混凝土用砂，应做坚固性检验。如严寒地区室外工程，并处于湿潮或干湿交替状态下的混凝土，有腐蚀介质存在或处于水位升降区的混凝土等等。坚固性根据JGJ52-2006规定，采用硫酸钠溶液浸泡→烘干→浸泡循环试验法检验。测定5个循环后的重量损失率。指标应符合下表要求。
混凝土所处的环境条件及其性能要求 在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿 交替状态下的混凝土，对于抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土， 有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区地下结构混凝土 其它条件下使用的混凝土 ≤10% ≤8% 5次循环后的质量损失 《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》 [二00五年七月]则对砂的坚固性有特殊要求，试样经5次循环后质量损失不超过8%。
4. 粗细程度与颗粒级配。砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数（Mx）表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。细度模数Mx越大，表示砂越粗，单位重量总表面积（或比表面积）越小；Mx越小，则砂比表面积越大。
砂的颗粒级配是指不同粒径的砂粒搭配比例。良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充（如图4-1所示）使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。因此，砂颗粒级配反映空隙率大小。
图4-1 砂颗粒级配示意图
（1）细度模数和颗粒级配的测定。砂的粗细程度和颗粒级配用方孔筛分析方法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示砂的级配。根据JGJ52-2006，筛分析是用一套连长为4.75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150，
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0.075mm的标准筛，将500克干砂由粗到细依次过筛（详见试验），称量各筛上的筛余量（g），计算各筛
上的分计筛余率（%），再计算累计筛余率（%）。和的计算关系见表4-3。（JGJ52采用的筛孔尺寸
为5.00、2.50、1.25、0.630、0.315及0.160mm。其测试和计算方法均相同，目前混凝土行业普遍采用该标准。）
表4-3 累计筛余与分计筛余计算关系 筛孔尺寸（mm） 4.75 2.36 1.18 0.600 0.300 0.150 底盘 筛余量（g） M1 M2 M3 M4 m5 m6 m低 分计筛余（%） 累计筛余（%） 细度模数根据下式计算（精确至0.01）：
（4-1）
根据细度模数Mx大小将砂按下列分类：
Mx＞3.7 特粗砂；Mx=3.1～3.7粗砂；Mx=3.0～2.3中砂；Mx=2.2～1.6细砂；Mx=1.5～0.7特细砂。 砂的颗粒级配根据0.600mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区三个级配区，见表4-4。级配良好的粗砂应落在Ⅰ区；级配良好的中砂应落在Ⅱ区；细砂则在Ⅲ区。实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了公称直径5mm和0.630mm对应的累计筛余率外，其余各档允许有5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂级配很差，视作不合格。
以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，根据表4-4的级区可绘制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级配区的筛分曲线，如图4-2所示。在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣。
表4-4 砂的颗粒级配区范围 累计筛余（％） 筛孔尺寸（mm） Ⅰ 区 5.0 2.50 1.25 0.63 10～0 35～5 65～35 85～71 Ⅱ 区 10～0 25～0 50～10 70～41 Ⅲ 区 10～0 15～0 25～0 40～16 24
0.315 0.160 95～80 100～90 92～70 100～90 85～55 100～90
图4-2 砂级配曲线图
（2）砂的掺配使用。
配制普通混凝土的砂宜为中砂（Mx=2.3～3.0），Ⅱ级区。但实际工程中往往出现砂偏细或偏粗的情况。通常有两种处理方法：
① 当只有一种砂源时，对偏细砂适当减少砂用量，即降低砂率；对偏粗砂则适当增加砂用量，即增加砂率。
② 当粗砂和细砂可同时提供时，宜将细砂和粗砂按一定比例掺配使用，这样既可调整Mx，也可改善砂的级配，有利于节约水泥，提高混凝土性能。掺配比例可根据砂资源状况，粗细砂各自的细度模数及级配情况，通过试验和计算确定。
《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（二00五年七月）规定，配件混凝土时宜优先选用细骨料，当采用粗级细骨料时，应适当的提高砂率，并保证足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土和和易性，当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。当所选用的细骨料级配不能符合级配区范围要求时，应采取经试验证明能确保工程质量的技术措施后，方允许使用。
5. 砂的含水状态。砂的含水状态有如下4种，如图4-4所示。
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图4-4 骨料含水状态示意图
① 绝干状态：砂粒内外不含任何水，我们试验室内在105±5℃条件下烘干说是这种状态。
② 气干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。指室内或室外（天晴）空气平衡的含水状态，其含水量的大小与空气相对湿度和温度密切相关。铁路轨枕工程上通常采用气干状态计量砂用量。
③ 饱和面干状态：砂粒表面干燥，内部孔隙全部吸水饱和。水利工程上通常采用饱和面干状态计量砂用量。 ④ 湿润状态：砂粒内部吸水饱和，表面还含有部分表面水。施工现场，特别是雨后常出现此种状况，搅拌混凝土中计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；我们在每天在做的试验室烘料的主要用途就是测量砂粒的实际含水量，以便在计量用水用量时，扣除砂中带入的水量，在我们轨枕质量控制中，下雨天施工计量一般要进行多次测量含水量。 三、粗骨料
颗粒粒径大于5mm的骨料为粗骨料。混凝土工程中常用的有碎石和卵石两大类。碎石为岩石（有时采用大块卵石，称为碎卵石）经破碎、筛分而得；卵石多为自然形成的河卵石经筛分而得。 粗骨料的主要技术指标有：
1. 有害杂质。与细骨料中的有害杂质一样，主要有粘土、硫化物及硫酸盐、有机物等。根据JGJ52-2006，其含量应符合下表的要求。
表4-7 碎石或卵石中技术指标 指标 项 目 ≧C60 含泥量（按质量计），% 粘土块含量（按质重量计），% 硫化物与硫酸盐含量（以SO3重量计），% 针片状（按质量计），% 0.5 0.2 1.0 8 C55-C30 1.0 0.5 1.0 15 ≤C25 2.0 0.7 1.0 25 颜色应不深于标准色,当颜色深于 有机物含量（用比色法试验） 标准色时,配制成混凝土进行强度 进行对比试验,抗压强度比不低于 0.95 在严寒及寒冷地区室外使用,并经常 处于潮湿状态下的混凝土,有腐蚀性 介质作用或经常处于水位变化地区 坚固性 地下结构或有抗疲劳,耐磨抗冲击等 要求的混凝土. 其它条件下的混凝土 ≤8 ≤12 26
2. 颗粒形态及表面特征。粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎石的过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。针状是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍的颗粒；片状是指厚度小于平均粒径0.4倍的颗粒。各别类粗骨料针片状含量要符合上表要求。
粗骨料的表面特征指表面粗糙程度。碎石表面比卵石粗糙，且多棱角，因此，拌制的混凝土拌合物流动性较差，但与水泥粘结强度较高，配合比相同时，混凝土强度相对较高。卵石表面较光滑，少棱角，因此拌合物的流动性较好，但粘结性能较差，强度相对较低。但若保持流动性相同，由于卵石可比碎石少用适量水，因此卵石混凝土强度并不一定低。
3. 粗骨料最大粒径。混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。骨料粒径越大，其表面积越小，通常空隙率也相应减小，因此所需的水泥浆或砂浆数量也可相应减少，有利于节约水泥、降低成本，并改善混凝土性能。所以在条件许可的情况下，应尽量选得较大粒径的骨料。但在实际工程上，骨料最大粒径受到多种条件的限制：①最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净距的3/4。《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（ TB10210-2001）规定，铁路混凝土用的粗骨料最大粒径不得大于板厚的1/2或结构截面最小尺寸的1/4，也不得大于钢筋最小净距的3/4，且不大于100mm。②对于混凝土实心板，最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得大于40mm。③对于泵送混凝土，当泵送高度在50m以下时，最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1:3；卵石不宜大于1:2.5。④对大体积混凝土（如混凝土坝或围堤）或疏筋混凝土，往往受到搅拌设备和运输、成型设备条件的限制。有时为了节省水泥，降低收缩，可在大体积混凝土中抛入大块石（或称毛石），常称作抛石混凝土。⑤《预应力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》（TB/T2190-2002）规定轨枕使用最大粒径为25mm的碎石或卵碎石。《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（二00五年七月）规定粗骨料最大公称粒径不宜超过混凝土保护层厚度的2/3（大严重腐蚀环境中不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的1/2），且不得超过钢筋最小间距的3/4，配制强度等C50及以上混凝土时，粗骨料的最大公称粒径不应大于25mm。另外，由于粗骨料粒径越大，其表面存在的裂纹缺陷的可能性加大，配制高性能混凝土时，一般对最大粒径作限制。
4. 粗骨料的颗粒级配。石子的粒级分为连续粒级和单位级两种。连续粒级指5mm以上至最大粒径Dmmax，各粒级均占一定比例，且在一定范围内。单粒级指从1/2最大粒径开始至Dmax。单粒级用于组成具有要求级配的连续粒级，也可与连续粒级混合使用，以改善级配或配成较大密实度的连续粒级。单粒级一般不宜单独用来配制混凝土，如必须单独使用，则应作技术经济分析，并通过试验证明不影响混凝土的质量。
石子的级配与砂的级配一样，通过一套标准筛筛分试验，计算累计筛余率确定。根椐JGJ52-2006标准，碎石和卵石级配均应符合下表要求。
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