粒径为0.15~4.75 mm的岩石颗粒称为细集料，简称砂。常用的细集料有河砂、海砂、山砂、机制砂(有时也称为人工砂、加工砂)等。根据技术要求，砂可分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅰ类用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于强度等级为C30~C60的混凝土；Ⅲ类用于强度等级小于C30的混凝土。

海砂可用于配制素混凝土，但不能直接用于配制钢筋混凝土，主要是海砂氯离子含量高，容易导致钢筋锈蚀，如要使用，必须经过淡水冲洗，使有害成分含量减少到要求以下。山砂可以直接用于一般工程混凝土结构，当用于重要结构物时，必须通过坚固性试验和碱活性试验。机制砂是指将卵石或岩石用机械破碎的方法，通过冲洗、过筛制成。通常是在加工碎卵石或碎石时，将小于10mm的部分进一步加工而成。

1.表观密度、松散堆积密度、空隙率

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

2.含泥量、石粉含量和泥块含量

含泥量是指天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量；泥块含量是指砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。天然砂的含泥量和泥块含量见表4-1；人工砂的石粉含量和泥块含量见表4-2。

表4-1　天然砂的含泥量和泥块含量

表4-2　人工砂的石粉含量和泥块含量

3.有害物质含量

砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物，其有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。有害物质含量见表4-3。

表4-3　有害物质含量

4.坚固性

坚固性是指砂在自然风化和其他物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸钠溶液法进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合表4-4的规定。人工砂采用压碎指标法进行试验，压碎指标值应小于表4-5的规定。

表4-4　坚固性指标

表4-5　压碎指标

5.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，单位质量总表面积(或比表面积)越小；Mx越小，则砂比表面积越大，砂越细。

砂的颗粒级配是指不同粒径砂粒的搭配比例。良好的级配是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，使砂形成最致密的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达到最大值。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。砂颗粒级配如图4-2所示。

图4-2　砂颗粒级配示意图

砂的粗细程度和颗粒级配采用筛分析法来测定与评定，即采用一套孔径为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm的标准筛，将抽样后经缩分所得500g干砂由粗到细依次筛分，再称取每一个筛上的筛余质量，并计算出各筛号的分计筛余百分率(各筛号的筛余质量与试样总质量之比，计算精确至0.1%)和各筛号的累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6(该号筛的分计筛余百分率与该号筛以上各筛分计筛余百分率之和)，见表4-6。

表4-6　筛余质量、分计筛余百分率、累计筛余百分率的关系

细度模数描述的是砂的粗细程度，即总表面积大小。细度模数按下式计算，精确至0.01:

式中 A1、A2、A3、A4、A5、A6——4.75mm、2.36mm、1.18mm、600μm、300μm、150μm筛的累计筛余百分率；

Mx——砂的细度模数。

细度模数越大，表示砂越粗。细度模数在3.1~3.7为粗砂，细度模数在2.3~3.0为中砂，细度模数在1.6~2.2为细砂。(www.daowen.com)

砂的颗粒级配根据600μm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。级配良好的粗砂应落在Ⅰ区；级配良好的中砂应落在Ⅱ区；细砂则落在Ⅲ区。实际使用的砂颗粒级配可能不完全符合要求，除了4.75mm和600μm对应的累计筛余率外，其余各档可以略有超出，但某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂颗粒级配很差，视作不合格。

为方便使用，可将表4-7中的数值绘制成砂的级配区曲线图(图4-3)，即以累计筛余为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标，画出砂的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个区的级配曲线。混凝土用砂的颗粒级配曲线应处于三个级配区中的任意一个级配区内。如砂的自然级配不符合级配区的要求，应进行调整。方法是将粗、细不同的两种砂按适当比例混合试配，直至合格。

表4-7　砂的颗粒级配

图4-3　砂的级配区曲线

【例4-1】 某工程用砂，经烘干、称量、筛分析，各号筛上的筛余量列于表4-8。试评定该砂的粗细程度(Mx)和级配情况。

表4-8　筛分析试验结果

【解】 (1)分计筛余率和累计筛余率计算结果列于表4-9。

表4-9　分计筛余率和累计筛余率计算结果

(2)计算细度模数:

(3)确定级配区、绘制级配曲线:该砂样在600μm筛上的累计筛余率A4＝63.22%，落在Ⅱ区，其他各筛上的累计筛余率也均落在Ⅱ区规定的范围内，因此可以判定该砂为Ⅱ区砂。

(4)结果评定:该砂的细度模数Mx＝2.85，属中砂;Ⅱ区级配良好。

【例4-2】 甲、乙两种砂经筛分试验并计算出累计筛余百分率列于表4-10，试分别计算其细度模数并评定其级配。若将这两种砂各50%混合，试计算混合砂的细度模数并评定其级配。

【解】 将计算出的甲、乙两种砂及混合砂的细度模数及其级配评定列入表4-10中。

表4-10　砂的细度模数及级配评定

配制普通混凝土的砂宜为中砂(Mx＝2.3~3.0)，Ⅱ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，对偏细砂适当减少用量，即降低砂率；对偏粗砂，则适当增加用量，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。

6.砂的含水状态

砂的含水状态有如下四种(图4-4):

图4-4　砂的含水状态

(a)绝干状态；(b)气干状态；(c)饱和面干状态；(d)湿润状态

(1)绝干状态:砂粒内外不含任何水，通常在(105±5)℃条件下烘干而得。

(2)气干状态:砂粒表面干燥，内部孔隙中部分含水。

(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，搅拌混凝土计量砂用量时，要扣除砂中的含水量；同样，计量水用量时，要扣除砂中带入的水量。