機(jī)制砂的應(yīng)用前景

李志軍，崔云財(cái)

(1.黑龍江工程學(xué)院;2.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

0 引言

砂是現(xiàn)代土木工程建筑的基礎(chǔ)材料之一，屬細(xì)集料，其粒徑在4.75 mm以下。砂原為巖石在風(fēng)化等自然條件作用下所形成，稱之為天然砂。天然砂有河砂、湖砂、山砂和海砂之分?；炷劣玫纳耙缶邆錆崈簟?jiān)硬和合適的顆粒級(jí)配等品質(zhì)，而天然砂的這些品質(zhì)往往受產(chǎn)地、季節(jié)和加工程序等因素影響大幅波動(dòng)。當(dāng)數(shù)個(gè)產(chǎn)砂基地同時(shí)向一個(gè)大型工程供砂時(shí)，砂的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的偏差值很難控制在工程設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重影響工程的質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)因工程所在地遠(yuǎn)離產(chǎn)地，運(yùn)費(fèi)高，從而增加了工程成本。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，天然砂資源也在日趨枯竭，而我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目與日俱增，使得機(jī)制砂應(yīng)運(yùn)而生，而對(duì)于建筑砂的要求亦越來越高。人們的生活水平的提高，相對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)也有了更高要求，過量的開采天然砂源，對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的壓力也日益增加，所以生產(chǎn)使用機(jī)制砂已成為一種趨勢(shì)。

1 何為機(jī)制砂

機(jī)制砂(譯為Manufactured sand)，屬于人工砂的一種，是由機(jī)械破碎、篩分而成的，粒徑小于4.75 mm的巖石顆粒(不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖的顆粒)。機(jī)制砂由專門的制砂機(jī)生產(chǎn)，多數(shù)呈灰白色或黑色，一般含有10% ～15%左右的石粉(粒徑小于75 um的巖石顆粒)，級(jí)配中大于2.36 mm和小于0.15 mm的顆粒偏多，細(xì)度模數(shù)普遍在3.0～3.7內(nèi)，粒形多呈三角體或方矩體，表面粗糙。2 機(jī)制砂的用途、性能及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 用途

機(jī)制砂主要用于土木建筑行業(yè)，按其技術(shù)要求可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)。I類用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土;Ⅱ類用于強(qiáng)度等級(jí)C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土;Ⅲ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。經(jīng)過幾年來在混凝土工程中機(jī)制砂的應(yīng)用實(shí)踐，使我們看到機(jī)制砂作為生產(chǎn)混凝土的重要原料，所表現(xiàn)出的優(yōu)良的物理和化學(xué)性能。

2.2 性能

機(jī)制砂顆粒多棱角，表面粗糙，有利于與水泥等膠結(jié)材料粘結(jié)，對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高十分有利，從表面看也帶來了和易性差的缺點(diǎn)，但機(jī)制砂中的石粉恰好能彌補(bǔ)這一缺陷。因?yàn)槭凼且环N惰性摻和料，細(xì)度小，它可以補(bǔ)充混凝土中缺少的細(xì)顆粒，增大固體的表面積對(duì)水體積的比例，從而減少泌水和離析;并且石粉能和水泥等膠結(jié)料與水形成柔軟的漿體，增加混凝土的漿量，減少了砂石間的摩擦，從而改善混凝土的和易性。但是，機(jī)制砂中的石粉含量也是有一定限度，超過了這一限度，隨著石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物變得干稠，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂和強(qiáng)度的下降。

2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

雖然機(jī)制砂的優(yōu)點(diǎn)很多，并且在一些大型土木建筑工程中也得到了應(yīng)用，而且也得到了相關(guān)專家的好評(píng)，機(jī)制砂的推廣也是大勢(shì)所趨。目前由于國(guó)內(nèi)多數(shù)土木建筑單位對(duì)機(jī)制砂特點(diǎn)還不是十分了解，因此不敢應(yīng)用;相對(duì)大的有能力生產(chǎn)機(jī)制砂的企業(yè)由于摸不清市場(chǎng)，也不愿投入必要的資金設(shè)備，僅用的原始篩下物就被當(dāng)做機(jī)制砂來推廣使用，使一些級(jí)配和粒型不好的產(chǎn)品影響了機(jī)制砂的應(yīng)用效果與聲譽(yù)。

3 機(jī)制砂與天然砂相比有如下優(yōu)點(diǎn)

(1)機(jī)制砂的生產(chǎn)可通過調(diào)整控制生產(chǎn)機(jī)制砂的先進(jìn)設(shè)備和工藝，使生產(chǎn)的機(jī)制砂能有效、穩(wěn)定地按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程質(zhì)量要求來控制砂的顆粒級(jí)配、針片狀顆粒含量、含泥量等技術(shù)指標(biāo)，滿足工程質(zhì)量要求。

(2)機(jī)制砂的顆粒都是具有棱角的立方體，而天然砂顆粒多數(shù)已趨磨圓，機(jī)制砂較天然砂有較大的比表面積，顆粒之間的咬合力增加，因而用機(jī)制砂配制的混凝土強(qiáng)度更高。

(3)機(jī)制砂生產(chǎn)可以和碎石的生產(chǎn)工藝結(jié)合在一起，有利于礦產(chǎn)資源的綜合利用，減少污染，保護(hù)環(huán)境，而且大大降低機(jī)制砂的生產(chǎn)成本。

(4)機(jī)制砂可以跟隨大型工程就地取材、就地生產(chǎn)，從而降低工程造價(jià)。4 前景分析

4.1 條件成熟

國(guó)標(biāo)GB/T14684-2001《建筑用砂》已明確機(jī)制砂作為一建筑用砂，并規(guī)定了機(jī)制砂的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等。機(jī)制砂石的級(jí)配可控制、質(zhì)量穩(wěn)定是砂石的最大特點(diǎn)，而機(jī)制砂合理的級(jí)配正是配制高性能混凝土和節(jié)約水泥、降低混凝土成本的關(guān)鍵，機(jī)制砂的質(zhì)量穩(wěn)定是保證建筑工程質(zhì)量的前提。

4.2 重要意義

開發(fā)機(jī)制砂石不僅解決了土木建筑砂石的資源問題，而且，對(duì)提高砂石的質(zhì)量，保證使用者的權(quán)益都有積極的作用。因?yàn)椋瑱C(jī)制砂都是機(jī)械化生產(chǎn)，有固定的生產(chǎn)場(chǎng)地和比較完善的組織管理，人員素質(zhì)相對(duì)較高，而這些是大多數(shù)天然砂生產(chǎn)企業(yè)缺少的。開發(fā)機(jī)制砂石在環(huán)境保護(hù)上的意義就更為明顯，它不僅減少了開采天然砂石對(duì)環(huán)境的破壞，而且減少了本身對(duì)環(huán)境的破壞，變廢為寶，節(jié)約資源，完全符合可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策。

4.3 未來趨勢(shì)

混凝土是建筑業(yè)最主要的原料，而用于混凝土中的砂是混凝土的重要組成材料之一。近年來，周邊地區(qū)的砂資源已瀕臨枯竭，有一些砂子其質(zhì)量較差，細(xì)度模數(shù)小，含泥量高，難以滿足混凝土技術(shù)發(fā)展的要求。人們對(duì)機(jī)制砂已經(jīng)開始認(rèn)可了和國(guó)家相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程已經(jīng)出臺(tái)，致使機(jī)制砂的使用情況變好;所以，開發(fā)機(jī)制砂，使應(yīng)用于商品混凝土是大勢(shì)所趨，土木建筑工程發(fā)展的必然，將機(jī)制砂石作為建設(shè)用砂石的主要品種和穩(wěn)定來源是一件功在當(dāng)代，利在千秋的大事，也是建筑市場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。

5 結(jié)語

讓我們大家都來關(guān)注機(jī)制砂石的開發(fā)應(yīng)用，機(jī)制砂在混凝土中的應(yīng)用是可持續(xù)發(fā)展的需要，展望未來，機(jī)制砂在建筑市場(chǎng)上發(fā)揮著越來越重要的作用，有著更美好的前景。但機(jī)制砂在很多方面需要深入細(xì)致的研究，很多問題還需要從理論上解釋清楚。從混凝土發(fā)展趨勢(shì)分析，提高其耐久性是解決能源和環(huán)保問題的根本出路，而如何更好地解決混凝土耐久性問題，砂石質(zhì)量控制與配比設(shè)計(jì)是研究的關(guān)鍵;研究開發(fā)機(jī)制砂及其應(yīng)用技術(shù)是發(fā)展綠色建材的重要途徑之一。