機制砂的應用前景

李志軍，崔云財

(1.黑龍江工程學院;2.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

0 引言

砂是現代土木工程建筑的基礎材料之一，屬細集料，其粒徑在4.75 mm以下。砂原為巖石在風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。混凝土用的砂要求具備潔凈、堅硬和合適的顆粒級配等品質，而天然砂的這些品質往往受產地、季節和加工程序等因素影響大幅波動。當數個產砂基地同時向一個大型工程供砂時，砂的各項技術指標的偏差值很難控制在工程設計的范圍之內時，就會嚴重影響工程的質量，同時也會因工程所在地遠離產地，運費高，從而增加了工程成本。

隨著經濟的快速發展，天然砂資源也在日趨枯竭，而我國基礎建設項目與日俱增，使得機制砂應運而生，而對于建筑砂的要求亦越來越高。人們的生活水平的提高，相對生態環境建設也有了更高要求，過量的開采天然砂源，對生態環境所造成的壓力也日益增加，所以生產使用機制砂已成為一種趨勢。

1 何為機制砂

機制砂(譯為Manufactured sand)，屬于人工砂的一種，是由機械破碎、篩分而成的，粒徑小于4.75 mm的巖石顆粒(不包括軟質巖、風化巖的顆粒)。機制砂由專門的制砂機生產，多數呈灰白色或黑色，一般含有10% ～15%左右的石粉(粒徑小于75 um的巖石顆粒)，級配中大于2.36 mm和小于0.15 mm的顆粒偏多，細度模數普遍在3.0～3.7內，粒形多呈三角體或方矩體，表面粗糙。2 機制砂的用途、性能及應用現狀

2.1 用途

機制砂主要用于土木建筑行業，按其技術要求可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級。I類用于強度等級大于C60的混凝土;Ⅱ類用于強度等級C30～C60及抗凍、抗滲或其他要求的混凝土;Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。經過幾年來在混凝土工程中機制砂的應用實踐，使我們看到機制砂作為生產混凝土的重要原料，所表現出的優良的物理和化學性能。

2.2 性能

機制砂顆粒多棱角，表面粗糙，有利于與水泥等膠結材料粘結，對混凝土強度的提高十分有利，從表面看也帶來了和易性差的缺點，但機制砂中的石粉恰好能彌補這一缺陷。因為石粉是一種惰性摻和料，細度小，它可以補充混凝土中缺少的細顆粒，增大固體的表面積對水體積的比例，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，進而會導致混凝土開裂和強度的下降。

2.3 應用現狀

雖然機制砂的優點很多，并且在一些大型土木建筑工程中也得到了應用，而且也得到了相關專家的好評，機制砂的推廣也是大勢所趨。目前由于國內多數土木建筑單位對機制砂特點還不是十分了解，因此不敢應用;相對大的有能力生產機制砂的企業由于摸不清市場，也不愿投入必要的資金設備，僅用的原始篩下物就被當做機制砂來推廣使用，使一些級配和粒型不好的產品影響了機制砂的應用效果與聲譽。

3 機制砂與天然砂相比有如下優點

(1)機制砂的生產可通過調整控制生產機制砂的先進設備和工藝，使生產的機制砂能有效、穩定地按國家標準和工程質量要求來控制砂的顆粒級配、針片狀顆粒含量、含泥量等技術指標，滿足工程質量要求。

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

(3)機制砂生產可以和碎石的生產工藝結合在一起，有利于礦產資源的綜合利用，減少污染，保護環境，而且大大降低機制砂的生產成本。

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

4.1 條件成熟

國標GB/T14684-2001《建筑用砂》已明確機制砂作為一建筑用砂，并規定了機制砂的技術要求、試驗方法、檢驗規則等。機制砂石的級配可控制、質量穩定是砂石的最大特點，而機制砂合理的級配正是配制高性能混凝土和節約水泥、降低混凝土成本的關鍵，機制砂的質量穩定是保證建筑工程質量的前提。

4.2 重要意義

開發機制砂石不僅解決了土木建筑砂石的資源問題，而且，對提高砂石的質量，保證使用者的權益都有積極的作用。因為，機制砂都是機械化生產，有固定的生產場地和比較完善的組織管理，人員素質相對較高，而這些是大多數天然砂生產企業缺少的。開發機制砂石在環境保護上的意義就更為明顯，它不僅減少了開采天然砂石對環境的破壞，而且減少了本身對環境的破壞，變廢為寶，節約資源，完全符合可持續發展的基本國策。

4.3 未來趨勢

混凝土是建筑業最主要的原料，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，周邊地區的砂資源已瀕臨枯竭，有一些砂子其質量較差，細度模數小，含泥量高，難以滿足混凝土技術發展的要求。人們對機制砂已經開始認可了和國家相應的技術規程已經出臺，致使機制砂的使用情況變好;所以，開發機制砂，使應用于商品混凝土是大勢所趨，土木建筑工程發展的必然，將機制砂石作為建設用砂石的主要品種和穩定來源是一件功在當代，利在千秋的大事，也是建筑市場可持續發展的客觀要求。

5 結語

讓我們大家都來關注機制砂石的開發應用，機制砂在混凝土中的應用是可持續發展的需要，展望未來，機制砂在建筑市場上發揮著越來越重要的作用，有著更美好的前景。但機制砂在很多方面需要深入細致的研究，很多問題還需要從理論上解釋清楚。從混凝土發展趨勢分析，提高其耐久性是解決能源和環保問題的根本出路，而如何更好地解決混凝土耐久性問題，砂石質量控制與配比設計是研究的關鍵;研究開發機制砂及其應用技術是發展綠色建材的重要途徑之一。