《砂浆和混凝土用合成球砂》编制说明

编制说明《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准制定

一、目的意义

据不完全统计，我国现堆存的各种尾矿近50亿t，年排出尾矿高达5亿t以上，尾矿的综合回

收利用问题已受到全社会的广泛关注。合成球砂以废弃铁尾矿、废弃硅钙质尾矿为原料，经熔融、混

合、提炼、造粒等工艺制作成球形颗粒，经过筛分可以形成各级配的细集料。其致密的晶相结构保证

了其高硬度、高强度和球形玻璃体表面等优异性能，产品质量非常稳定、应用广泛，是极具推广意义

的新产品。该产品特点如下：

1）高强度/高硬度：骨料维式硬度（HVI）可达到660以上（洛式硬度（HRC）60/莫氏硬度7

级），具有高硬度、高强度、低压碎值的性能特点。

2）高稳定性：骨料由工业化生产而成，能长期保持产品性能和产能的稳定性，可减少一般骨料

质量波动对产品性能的影响。

3）球形滚珠效应：具有光滑球形表面，形成良好的滚珠效应，可增大产品流动度，因此在水泥

基自流平、石膏基自流平、灌浆材料等流动性产品领域具有显著的优势，并在高强管桩泵送生产工艺

中得到了创新性应用。

4）高密度：密度在3600Kg/m3以上，可广泛应用于配重混凝土领域。

合成球砂产品已在江苏、浙江、安徽、广东、广西、福建、河南等地进行生产和试用，目前多

家企业年产量超百万吨，并在不断扩大生产、市场范围覆盖华东、华南、华中地区。目前该产品已应

用于配重混凝土、砂浆地坪、灌浆料、超高性能混凝土、预应力管桩等产品，但还没有相关标准可参

考。

《砂浆和混凝土用合成球砂》标准的制定，将规范合成球砂的性能和检验方法，有利于规范市

场，提高产品质量，扩大产品应用范围，填补我国在该领域的标准空白。

二、预期的社会经济效益

本标准对于规范砂浆和混凝土用合成球砂的生产和应用，促进骨料产品的升级，扩大特种骨料

的应用范围，具有重要推动作用。砂浆和混凝土用合成球砂具有更高的承载力、耐久性，其性能优越、

成本合理，已在国内多个项目开展应用，可以部分取代河砂、石英砂、钢丸等骨料，具有巨大的市场

需求。

三、工作简况

1、任务来源

中国材料与试验团体标准委员会2022年4月29日发文（材试标字〔2022〕063号），下达了

关于CSTM标准《砂浆和混凝土用合成球砂》的立项公告，标准项目归口管理委员会为CSTM/FC03/TC02

建筑材料领域委员会水泥制品技术委员会，标准计划编号为CSTMLX030200930-2022，标准牵头单

位为苏州混凝土水泥制品研究院有限公司。为此，我院专门成立了《砂浆和混凝土用合成球砂》团体

标准制定项目组并积极联系国内相关企业共同着手收集砂浆和混凝土用合成球砂相关资料，包括已有

地方法规、企业标准、使用规程、生产企业现状、使用情况及国外标准资料等，同时派出相关人员开

展市场调研工作，收集了大量的第一手材料，为我国《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准的起草工

作奠定基础。

2、主要工作过程

2022年5月～6月，标准项目组编写了《砂浆和混凝土用合成球砂》CSTM团体标准制定调研提

纲，向行业内广泛发送调研函，顺利开展标准产品调研工作。

2022年7月，《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准制定第一次工作会议在江苏省苏州市召开，

会议采用网络会议的形式。中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会、苏州混凝土水泥制

品研究院有限公司、江苏宏佰益新材料科技有限公司、南京工业大学、无锡和荣光能材料有限公司、

北京韩建河山管业股份有限公司等科研、高校、生产、应用单位近20位领导、专家和代表参加了会

议。中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会主任委员薛万银教授级高工在会上致辞，并

对标准编制工作作出指导。标准项目组介绍了标准制定的前期调研工作和初步试验验证工作。会议成

立了标准工作起草小组，通过了标准工作方案。会议代表对标准编制技术难点、标准讨论稿进行了充

分讨论，一致认为：砂浆和混凝土用合成球砂具有优异性能，在混凝土工程中的使用必将越来越广泛，

制定《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准是必要的、及时的，标准制定将进一步完善我国特种骨料

的产品系列、生产工艺技术和产品检测方法，不仅可以更好地指导合成球砂产品的生产和使用，还可

以填补我国在该领域的标准空白。在这次会议中，标准起草小组还对标准的试验验证工作作出分工：

苏州混凝土水泥制品研究院有限公司、江苏宏佰益新材料科技有限公司、南京工业大学结合前期研究

对合成球砂各项指标开展验证；无锡和荣光能材料有限公司、北京韩建河山管业股份有限公司对产品

应用性能开展验证。

2022年8月～10月，标准工作组开展了试验验证工作，根据试验验证结果对标准中技术要求、

试验方法进行了初步调整，在此基础上完成了《砂浆和混凝土用合成球砂》(讨论稿)。

2022年11月，标准编制组在苏州召开了《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准制定第二次工作

会议。中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会、苏州混凝土水泥制品研究院有限公司、

国家水泥混凝土制品质量检验检测中心、苏州科技大学、南京工业大学、无锡和荣光能材料有限公司、

《混凝土与水泥制品》杂志社等科研、高校、生产、应用单位共15位领导、专家和代表参加了本次

会议。会议汇报了标准试验验证的详细情况。会议对标准讨论稿逐条进行了讨论，在标准技术指标、

试验方法等章节作了相关调整。

2022年12月～2023年1月，标准编制组在第二次工作会议的基础上，经过多次讨论，补充了部

分试验验证，完成了《砂浆和混凝土用合成球砂》(征求意见稿)。

2023年2月，标准编制组将标准征求意见稿发至相关单位和专家，广泛收集对标准的意见，发出

的主要对象为生产企业、使用单位、检测机构等。……

3、主要参加单位及成员

………………（待补充）。

四、标准制定原则

总体原则：充分考虑最新技术水平和当前市场情况，认真分析所涉及领域的标准化需求；在准确

把握标准化对象、文件使用者和文件编制目的的基础上明确文件的类别和功能类型，选择和确定文件

的规范性要素，合理设置和编写文件的层次和要素，准确表达文件的技术内容。

本标准的制定结合我国砂浆和混凝土用合成球砂的生产工艺、产品性能、检验方法和应用情况的

最新进展，并参考类似产品的生产使用情况及相关标准进行制定。力求做到：1.标准产品规格系列适

用；2.主要技术指标先进；3.产品质量检验方法适用、可靠；4.标准可操作性强。

五、标准条文说明

0.标准名称

《砂浆和混凝土用合成球砂》，从标准名称可以看出，该标准涵盖的产品具有以下特点，一是多

种原料合成的，二是产品呈球形，三是应用在砂浆和混凝土中。该标准的内容不包括铸造产业用钢丸、

铁丸等产品，也不包括煅烧制成的各种轻骨料。

1．范围

本文件规定了砂浆和混凝土用合成球砂的术语和定义、分类、一般要求、技术要求、试验方法、

检验规则、标志、贮存和运输。

本文件适用于砂浆和混凝土用合成球砂，本文件规定的合成球砂适用范围同其他细骨料相类似，

建议在选择使用时结合工况，综合考虑性能指标和成本。

2．规范性引用文件

标准中列入与砂浆和混凝土用合成球砂相关的规范性引用文件，主要目的是为标准的使用者提供

方便，本产品标准主要引用了相关检验方法标准，引用到所有规范性技术文件，都是本标准的重要延

伸和补充。本标准的使用者应对本标准相关的规范性引用文件进行认真的研究，有利于正确理解本标

准的含义。

3．术语和定义

GB/T14684《建设用砂》界定的术语和定义适用于本标准，此外还对合成球砂作了定义，由于合

成球砂采用高温熔融制球生产，没有含泥量等指标，因此提出了微粉含量定义，以控制生产过程中形

成的细小微粒含量。

4．分类

本章节旨在对砂浆和混凝土用合成球砂进行分类，分类主要原则是最大限度满足生产使用需要。

本标准将砂浆和混凝土用合成球砂按细度模数分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。哥儿类别界限与GB/T

14684《建设用砂》相一致。

5．一般要求

本章主要是对制作砂浆和混凝土用合成球砂从安全和环保等方面提出总体要求。合成球砂的生产

和应用应符合我国环保和安全相关标准、规范的要求，不应对人体、生物、环境及混凝土、砂浆性能

产生有害影响。

6、技术要求

6.1条主要规定了合成球砂的外观质量。合成球砂一般通过离心或抛丸等工艺成球，在生产过程

中因原材料特性差异和生产工艺参数波动，会有一定数量的长条状、连体、尖角、拖尾及破碎等畸形

颗粒，本节对其进行了规范，要求总量不超过10%。

6.2条规定了合成球砂的颗粒级配，合成球砂生产成球后，通过筛分可以准确控制颗粒级配，表1

中的颗粒级配符合GB/T14684《建设用砂》中的Ⅱ级要求，适宜在砂浆和混凝土中应用。

6.3条规定了合成球砂中微粉含量的要求，用以控制生产过程中形成的细小微粒含量。

6.4条规定了合成球砂中有害物质的要求，严格控制硫化物、硫酸盐和氯化物的含量。

6.5条规定了合成球砂坚固性的要求。

6.6条规定了合成球砂压碎值的要求。试验验证表明，粒级越小，压碎值指标越低。合成球砂2.36mm

以上粒级合成球砂粘连较多，不能反应其压碎性能的真实指标。因此选取1.18mm～2.36mm进行检测，

以反应其真实的压碎性能。

6.7条规定了合成球砂的表观密度、松散堆积密度、空隙率等物理指标，方便各项工程选用。

6.8条规定了合成球砂的碱集料反应要求。合成球砂产品经过高温合成，几乎没有碱集料反应的

风险，由于市场对该产品不够熟悉，产品应用量不够大，为了方便产品推广、保障工程安全，提出了

该项指标。

6.9条规定了合成球砂压蒸粉化率的指标。合成球砂的产品成分中约60%为二氧化硅、氧化钙等

物质、另有40%是四氧化三铁等化合物。因此，通过试验验证，参照钢渣类骨料对其压蒸粉化率作出

相应规定。

6.10条规定了合成球砂的放射性要求。

合成球砂产品不同于河砂等产品，是干燥状态包装运输，不含水且不具有吸水性，因此标准中未

对该类指标提出要求。

7．试验方法

本章主要是对合成球砂的取样方法，各项性能试验方法提出要求，其中大部分项目可参考GB/T

14684规定的方法进行试验。其中压蒸粉化率按照附录A的要求进行试验，放射性按照GB6566的规

定进行试验。

8．检验规则

本文件将检验分类分为出厂检验和型式检验两种。

本标准规定的出厂检验项目主要包括颗粒级配、微粉含量、表观密度、松散堆积密度和空隙率。

型式检验项目包括第6章规定的所有项目。开展型式检验的条件与普通骨料产品相同。

8.2节规定了产品组批的规则。根据调研，多数工厂合成球砂的产量在240t/d到380d/t之间，经

讨论按10天产量取3000t为一个批次，10天内生产不足3000t也成为一个批次进行检验。

8.3节规定了合成球砂产品质量的判定规则。检验结果均符合本文件的相应项目规定时，判该批

产品合格。检验结果中若有一项指标不符合本文件规定时，应从同一批产品中加倍取样，对该项进行

复验。复验后，若试验结果符合标准规定，则判该批产品合格；若仍然不符合本文件要求时，则判该

批产品不合格。若有两项及以上试验结果不符合标准规定时，则判该批产品不合格。

9．标志、贮存和运输

9.1条规定了合成球砂产品质量合格证书应提供的内容，便于产品使用。

9.2条对合成球砂的贮存和运输环境提出了要求。合成球砂一般采用袋装或吨包贮存运输，因此

特别提出了是干燥环境。

9.3条提出了为了保护环境，球砂在运输时应采取防撒漏措施。

六、主要试验验证情况分析

《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准起草小组负责团体标准的验证试验工作，并委托第三方检

测机构进行了相关检测。

根据《砂浆和混凝土用合成球砂》团体标准编制组第一次会议讨论，对砂浆和混凝土用合成球砂

的验证试验内容及分工包括：

1）级配试验（宏佰益筛分后的砂，苏州院原砂）称取500g进行试验。试验和计算参照GB/T

14684-2022中7.3章节的方法。记录好各粒级原始重量数据。

2）表观密度、松散堆积密度、空隙率（苏州院、宏佰益），试验和计算参照GB/T14684-2022

中7.16、7.17章节

3）压蒸粉化率试验（宏佰益、南京工业大学），0.3-0.6、0.6-1.18、1.18-2.36三个粒级，每

组三个样，每个样100±5g，烘干至恒重，置于圧蒸釜中在215.7℃、2.0MPa压力下蒸煮3h。冷却后

取出容器，继续烘干至恒重，将每个样用下一级筛筛分。称量筛上质量计算圧蒸粉化率。详细参考YB/T

4201-2009。

江苏省