關(guān)于人工砂（機(jī)制砂）配制混凝土問(wèn)題研究

王振飛

摘 要 隨著基本建設(shè)日益發(fā)展，混凝土用砂需求量劇增，現(xiàn)有天然砂資源的儲(chǔ)量及質(zhì)量均難以滿足我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求。目前我國(guó)就混凝土中砂用量每年達(dá)20億噸以上。天然砂是一種地方性資源，分布很不均勻，短時(shí)間內(nèi)不可能再生，也不適宜長(zhǎng)距離運(yùn)輸。目前大部分地區(qū)的天然砂資源已近枯竭，還有很多地方政策性已禁止或限制開(kāi)采天然砂，給建筑工程用砂和混凝土用砂供需矛盾日益突出，導(dǎo)致天然砂的價(jià)格越來(lái)越高和貨源緊缺，嚴(yán)重影響工程建設(shè)的進(jìn)展。隨著商品混凝土技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代混凝土用砂的技術(shù)要求越來(lái)越高，特別是高強(qiáng)度等級(jí)和高性能混凝土對(duì)骨料物理性能要求更加嚴(yán)格，能夠滿足其要求的天然砂數(shù)量是越來(lái)越少，而對(duì)節(jié)約天然資源保護(hù)生態(tài)平衡，資源綜合利用，可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家基本國(guó)策。人工砂（機(jī)制砂）國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)60年代就開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)和使用。以水電行業(yè)對(duì)人工砂的生產(chǎn)和使用最為成熟，我國(guó)最大的三峽工程、黃河小浪底工程均使用人工砂（機(jī)制砂）配制混凝土。因此機(jī)制砂是替代天然砂配制混凝土用砂的主要來(lái)源，也是勢(shì)在必行。中華人民共和國(guó)建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006?普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法?標(biāo)準(zhǔn)中，明確人工砂（機(jī)制砂）配制混凝土的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞 人工砂；機(jī)制砂；混凝土；發(fā)展

1 什么是天然砂，什么是機(jī)制砂

天然砂是由天然條件作用（巖石風(fēng)化）而形成的，粒徑在5mm以下的巖石顆粒，稱為天然砂。天然砂經(jīng)過(guò)水沖，河洗所以手感比較細(xì)膩，但是由于自然條件形成的天然砂而有害物質(zhì)（如泥、泥塊、云母等）含量比較復(fù)雜。

機(jī)制砂也是由天然巖石通過(guò)制砂機(jī)和其他附屬設(shè)備加工而成，粒徑在5mm以下巖石顆粒的砂子，成品更加規(guī)則，可以根據(jù)不同工藝要求加工成不同規(guī)則粒徑大小的砂子，均質(zhì)一致，更能滿足配制混凝土的要求[1]。

2 天然砂與機(jī)制砂的發(fā)展

從水泥被發(fā)明應(yīng)用于基礎(chǔ)建筑以來(lái)，砂子作為其中的骨料必不可少，而天然砂因其成本低廉，分布廣泛，被大量的采挖。國(guó)內(nèi)由于基礎(chǔ)建設(shè)的需要，砂、石需求量越來(lái)越大，于是受到利益的驅(qū)使，毀田挖砂、破壞河道挖砂的情況比地皆是，不但破壞了有限的耕地、防洪堤壩，并由此引發(fā)了不少工程事故。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，天然砂的采集越來(lái)越難，加之因人工成本、運(yùn)輸成本等各種原因限制，天然砂的價(jià)格優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在。機(jī)制砂因材質(zhì)穩(wěn)定及可控性，而越來(lái)越受歡迎，國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)60年代就開(kāi)始就地取材，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行使用，1966年四川映秀灣電站建成了國(guó)內(nèi)第一條機(jī)制砂生產(chǎn)線，年產(chǎn)量60萬(wàn)噸。隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展和機(jī)制砂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，機(jī)制砂已成為替代天然砂配制混凝土的主要來(lái)源[2]。

3 機(jī)制砂與天然砂的區(qū)別

機(jī)制砂與天然砂相比，有以下區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)：機(jī)制水洗砂的材質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定。機(jī)制水洗砂是人為選擇的天然巖石為加工原料，材質(zhì)均一、穩(wěn)定，礦物成分和化學(xué)成分與原料是一致的，沒(méi)有天然砂那樣復(fù)雜。砂粒清潔，無(wú)泥質(zhì)和其他有害雜質(zhì)，性能穩(wěn)定。粒度級(jí)配良好。一種機(jī)制水洗砂，一個(gè)細(xì)度模數(shù)，只對(duì)應(yīng)一個(gè)級(jí)配。它的細(xì)度模數(shù)和單篩的篩余量呈線性關(guān)系。只要通過(guò)測(cè)定，建立線性關(guān)系式，測(cè)一個(gè)單篩的篩余量，便可準(zhǔn)確、快速地求出細(xì)度模數(shù)。而一般天然砂，一種細(xì)度模數(shù)，可以有多種級(jí)配。機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)可以人為的通過(guò)生產(chǎn)工藝來(lái)控制，按用戶要求來(lái)組織生產(chǎn)加工，這是天然砂所不能做到的[3]。

4 為什么機(jī)制砂的發(fā)展緩慢

優(yōu)點(diǎn)這么多的機(jī)制砂為什么推廣很難？其主要阻力來(lái)自習(xí)慣勢(shì)力的影響，源自對(duì)人工砂的認(rèn)識(shí)不正確，人工砂由于其顆粒級(jí)配、粒形和顏色都與天然砂有明顯的不同，大多數(shù)的使用單位還不接受人工砂，只要有天然砂存在，人們還是習(xí)慣用天然砂，盡管其質(zhì)量不好，有害物質(zhì)含量復(fù)雜，在配制混凝土?xí)r還按天然砂的方法設(shè)計(jì)，沒(méi)有抓住人工砂的特點(diǎn)，多數(shù)混凝土攪拌站也未能感到人工砂的優(yōu)點(diǎn)。 使用由石灰?guī)r類（包括其尾礦）生產(chǎn)的人工砂就比較困難，因?yàn)椋渫庥^與天然砂明顯不同，特別是干法生產(chǎn)原狀人工砂（只要石粉含量在10%左右時(shí)）看上去就像都是石頭粉（或土）一樣，使人心產(chǎn)疑慮，不敢使用。實(shí)際上，如果檢測(cè)一下，石粉含量并不高，少量石粉含量是有益成分，只要正確掌握，就能取得很好的效果。但就是由于傳統(tǒng)的習(xí)慣，此種人工砂目前推廣不暢，有時(shí)，施工應(yīng)用部門(mén)愿用，但監(jiān)理和甲方卻不允許。為了迎合用戶的習(xí)慣，有些人工砂生產(chǎn)企業(yè)把干法生產(chǎn)原狀人工砂再水洗一遍，這樣的人工砂看上去是比天然細(xì)砂好多了，但這一洗，使人工砂的級(jí)配變化了，人工砂中有利的石粉洗走了，只剩下了人工砂的缺陷，造成配制的混凝土和易性差，特別在低標(biāo)號(hào)或低水泥用量混凝土中表現(xiàn)非常明顯，給人工砂的推廣應(yīng)用帶來(lái)阻力。同時(shí)，又造成資源的浪費(fèi)和寶貴的水源消耗，增加了新的污染。針對(duì)這種人工砂混凝土和易性差的問(wèn)題，有些企業(yè)摻入一些天然細(xì)砂混用，摻入的比例合適，混合后的砂級(jí)配合理，配制出的混凝土性能比天然砂要更強(qiáng)一些，但實(shí)際上在低強(qiáng)度等級(jí)混凝土和砂漿的配制上，不如用不洗的人工砂，即成本低，又效果好。在這方面，各地都有一些成熟的經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用，建筑業(yè)執(zhí)行的是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 52-2006《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)有人工砂的類別，含泥量（即小于75μ m 特細(xì)顆粒，石粉也是小于80μ m 的顆粒）只能按5%以下控制，為了達(dá)到這個(gè)要求，確?；炷临|(zhì)量，企業(yè)不得已而為之，采用水洗機(jī)制砂。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之在商品混凝土中的應(yīng)用是勢(shì)在必行，各項(xiàng)物理性能指標(biāo)完全能夠滿足配制混凝土要求，確?；炷临|(zhì)量穩(wěn)定可靠。因?yàn)楹由半S著挖采不斷枯竭、河床發(fā)生嚴(yán)重變化，質(zhì)量波動(dòng)異常，有害物質(zhì)含量比較復(fù)雜，尤其是現(xiàn)代建設(shè)工程對(duì)混凝土的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而難以保證滿足配制混凝土的要求，同時(shí)機(jī)制砂在混凝土中運(yùn)用取得良好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。構(gòu)筑永恒，讓祖國(guó)的山河更加秀美！

參考文獻(xiàn)

[1] 廉慧珍.外加劑和混凝土工程質(zhì)量的關(guān)系[J].混凝土世界，2012，

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[2] 劉冬，趙麗萍.基于成像技術(shù)的集料棱角性與紋理研究[J].中外公路，2010，（05）：305-309.

[3] 潘雨，巴恒靜，閆貴平.超塑化劑對(duì)混凝土流變性能的影響[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，（03）：23-26.