關于人工砂（機制砂）配制混凝土問題研究

王振飛

摘 要 隨著基本建設日益發展，混凝土用砂需求量劇增，現有天然砂資源的儲量及質量均難以滿足我國基礎設施建設的需求。目前我國就混凝土中砂用量每年達20億噸以上。天然砂是一種地方性資源，分布很不均勻，短時間內不可能再生，也不適宜長距離運輸。目前大部分地區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，導致天然砂的價格越來越高和貨源緊缺，嚴重影響工程建設的進展。隨著商品混凝土技術的發展，現代混凝土用砂的技術要求越來越高，特別是高強度等級和高性能混凝土對骨料物理性能要求更加嚴格，能夠滿足其要求的天然砂數量是越來越少，而對節約天然資源保護生態平衡，資源綜合利用，可持續發展的國家基本國策。人工砂（機制砂）國內從20世紀60年代就開始進行生產和使用。以水電行業對人工砂的生產和使用最為成熟，我國最大的三峽工程、黃河小浪底工程均使用人工砂（機制砂）配制混凝土。因此機制砂是替代天然砂配制混凝土用砂的主要來源，也是勢在必行。中華人民共和國建設部行業標準JGJ52-2006?普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法?標準中，明確人工砂（機制砂）配制混凝土的各項物理性能指標要求。

關鍵詞 人工砂；機制砂；混凝土；發展

1 什么是天然砂，什么是機制砂

天然砂是由天然條件作用（巖石風化）而形成的，粒徑在5mm以下的巖石顆粒，稱為天然砂。天然砂經過水沖，河洗所以手感比較細膩，但是由于自然條件形成的天然砂而有害物質（如泥、泥塊、云母等）含量比較復雜。

機制砂也是由天然巖石通過制砂機和其他附屬設備加工而成，粒徑在5mm以下巖石顆粒的砂子，成品更加規則，可以根據不同工藝要求加工成不同規則粒徑大小的砂子，均質一致，更能滿足配制混凝土的要求[1]。

2 天然砂與機制砂的發展

從水泥被發明應用于基礎建筑以來，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。國內由于基礎建設的需要，砂、石需求量越來越大，于是受到利益的驅使，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，并由此引發了不少工程事故。近年來，隨著國家對環保的重視，天然砂的采集越來越難，加之因人工成本、運輸成本等各種原因限制，天然砂的價格優勢不復存在。機制砂因材質穩定及可控性，而越來越受歡迎，國內從20世紀60年代就開始就地取材，對機制砂進行使用，1966年四川映秀灣電站建成了國內第一條機制砂生產線，年產量60萬噸。隨著現代混凝土技術的發展和機制砂國家標準的實施，機制砂已成為替代天然砂配制混凝土的主要來源[2]。

3 機制砂與天然砂的區別

機制砂與天然砂相比，有以下區別和優點：機制水洗砂的材質優良、穩定。機制水洗砂是人為選擇的天然巖石為加工原料，材質均一、穩定，礦物成分和化學成分與原料是一致的，沒有天然砂那樣復雜。砂粒清潔，無泥質和其他有害雜質，性能穩定。粒度級配良好。一種機制水洗砂，一個細度模數，只對應一個級配。它的細度模數和單篩的篩余量呈線性關系。只要通過測定，建立線性關系式，測一個單篩的篩余量，便可準確、快速地求出細度模數。而一般天然砂，一種細度模數，可以有多種級配。機制砂細度模數可以人為的通過生產工藝來控制，按用戶要求來組織生產加工，這是天然砂所不能做到的[3]。

4 為什么機制砂的發展緩慢

優點這么多的機制砂為什么推廣很難？其主要阻力來自習慣勢力的影響，源自對人工砂的認識不正確，人工砂由于其顆粒級配、粒形和顏色都與天然砂有明顯的不同，大多數的使用單位還不接受人工砂，只要有天然砂存在，人們還是習慣用天然砂，盡管其質量不好，有害物質含量復雜，在配制混凝土時還按天然砂的方法設計，沒有抓住人工砂的特點，多數混凝土攪拌站也未能感到人工砂的優點。 使用由石灰巖類（包括其尾礦）生產的人工砂就比較困難，因為，其外觀與天然砂明顯不同，特別是干法生產原狀人工砂（只要石粉含量在10%左右時）看上去就像都是石頭粉（或土）一樣，使人心產疑慮，不敢使用。實際上，如果檢測一下，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。但就是由于傳統的習慣，此種人工砂目前推廣不暢，有時，施工應用部門愿用，但監理和甲方卻不允許。為了迎合用戶的習慣，有些人工砂生產企業把干法生產原狀人工砂再水洗一遍，這樣的人工砂看上去是比天然細砂好多了，但這一洗，使人工砂的級配變化了，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，特別在低標號或低水泥用量混凝土中表現非常明顯，給人工砂的推廣應用帶來阻力。同時，又造成資源的浪費和寶貴的水源消耗，增加了新的污染。針對這種人工砂混凝土和易性差的問題，有些企業摻入一些天然細砂混用，摻入的比例合適，混合后的砂級配合理，配制出的混凝土性能比天然砂要更強一些，但實際上在低強度等級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驗和應用，建筑業執行的是行業標準JGJ 52-2006《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》，該標準有人工砂的類別，含泥量（即小于75μ m 特細顆粒，石粉也是小于80μ m 的顆粒）只能按5%以下控制，為了達到這個要求，確保混凝土質量，企業不得已而為之，采用水洗機制砂。

5 結束語

總之在商品混凝土中的應用是勢在必行，各項物理性能指標完全能夠滿足配制混凝土要求，確?；炷临|量穩定可靠。因為河砂隨著挖采不斷枯竭、河床發生嚴重變化，質量波動異常，有害物質含量比較復雜，尤其是現代建設工程對混凝土的高質量標準，而難以保證滿足配制混凝土的要求，同時機制砂在混凝土中運用取得良好的技術性能和經濟效益、社會效益。構筑永恒，讓祖國的山河更加秀美！

參考文獻

[1] 廉慧珍.外加劑和混凝土工程質量的關系[J].混凝土世界，2012，

（01）：18-23.

[2] 劉冬，趙麗萍.基于成像技術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.超塑化劑對混凝土流變性能的影響[J]. 武漢理工大學學報，2003，（03）：23-26.