江西地區(qū)機制砂市場的發(fā)展近況

鄧其林，劉興龍，宋海洋，鄒福安，白體新

（1.江西科之杰新材料有限公司，江西 南昌 330013；2.建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所，北京 100024）

0 引言

混凝土產(chǎn)業(yè)是建材行業(yè)中經(jīng)濟規(guī)模和潛在規(guī)模較大的產(chǎn)業(yè)。混凝土、水泥和骨料三位一體，密不可分，水泥和骨料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況將對混凝土產(chǎn)業(yè)行成直接的影響。根據(jù)中國水泥網(wǎng)水泥大數(shù)據(jù)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年，全國砂石骨料新投產(chǎn)產(chǎn)能 2.52 億噸。隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，引發(fā)天然砂資源的嚴(yán)重匱乏，天然砂資源供應(yīng)已不能滿足當(dāng)前混凝土的建設(shè)，因此機制砂的使用已成為一種必然趨勢。為了進一步規(guī)劃機制砂產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，化解混凝土市場中建設(shè)用砂的市場供應(yīng)矛盾，確保建筑工程的建設(shè)需求，日前，江西省發(fā)布《江西省機制砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2020-2025 年）》的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。規(guī)劃中提到，至 2025 年，江西省機制砂年產(chǎn)能達8000 萬噸左右，其中：天然巖石機制砂、廢石機制砂合計達 6000 萬噸左右，再生機制砂達 2000 萬噸左右。因此，江西省機制砂推廣和應(yīng)用已進入高速發(fā)展階段。

1 機制砂物理性能分析

本次市場調(diào)研主要從收集到江西南昌（編號 JX1、JX2、JX3）、九江（編號 JX4、JX5、JX6）、贛州（編號 JX7、JX8、JX9）、撫州（編號 JX10、JX11、JX12）、上饒（編號 JX13、JX14、JX15）、宜春（編號 JX16、JX17、JX18）6 個地級市的樣品中選取有代表性的 18 種機制砂樣品進行分析，其中分析的指標(biāo)主要有：細(xì)度模數(shù)、石粉含量、MB 值、堆積密度和壓碎值指標(biāo)。

1.1 試驗方法

按照 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的標(biāo)準(zhǔn)方法進行。

1.2 機制砂的細(xì)度模數(shù)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對砂的分類，按照細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，其細(xì)度模數(shù)分別為：粗砂 3.7～3.1、中砂 3.0～2.3、細(xì)砂 2.2～1.6。對機制砂的顆粒級配數(shù)據(jù)進行計算，得到機制砂的細(xì)度模數(shù)如表 1、表 2 和圖 1、圖 2 所示。

表1 機制砂細(xì)度模數(shù)

表2 江西省各地區(qū)機制砂平均細(xì)度模數(shù)差異

圖1 機制砂細(xì)度模數(shù)

圖2 江西省各地區(qū)機制砂平均細(xì)度模數(shù)差異

由圖表 1、2 可以得出：江西省機制砂細(xì)度模數(shù)均值為 3.0，即為中砂。南昌地區(qū)細(xì)度模數(shù)最小為 2.1，最大為 2.8，平均值為 2.6，離散較大，其普遍以中砂為主，低于江西省機制砂細(xì)度模數(shù)平均值。九江、贛州、撫州、上饒地區(qū)機制砂細(xì)度模數(shù)較為穩(wěn)定，離散不大。九江和上饒地區(qū)機制砂平均細(xì)度模數(shù)分別為 3.5 和3.4，達到粗砂標(biāo)準(zhǔn)，顯著高于江西省機制砂細(xì)度模數(shù)平均值。撫州地區(qū)機制砂平均細(xì)度模數(shù)與江西省機制砂細(xì)度模數(shù)平均值相同。贛州地區(qū)機制砂平均細(xì)度模數(shù)為2.6，低于江西省機制砂細(xì)度模數(shù)平均值，且與南昌地區(qū)相當(dāng)。宜春地區(qū)細(xì)度模數(shù)最小為 2.1，最大為 3.2，平均值為 2.8，離散較大，且粗砂、中砂兼有，機制砂平均細(xì)度模數(shù)低于江西省機制砂細(xì)度模數(shù)平均值。從六個地區(qū)機制砂細(xì)度模數(shù)平均值可以看出，最小為 2.6，最大為 3.5，且省內(nèi)平均細(xì)度模數(shù)為 3.0，省內(nèi)機制砂分布離散較大。其中九江、上饒地區(qū)機制砂細(xì)度模數(shù)偏大，因其地域性原因（九江地區(qū)市場能夠供應(yīng)細(xì)度模數(shù)在1.6 左右的細(xì)砂互摻使用，上饒地區(qū)同等強度等級混凝土配合比膠凝材料用量普遍高于其他地區(qū)），能夠改善因機制砂偏粗造成混凝土和易性差。

1.3 石粉含量

將全省機制砂石粉含量測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如表 3、表 4 和圖 3、圖 4 所示。

表3 石粉含量 %

表4 江西省各地區(qū)機制砂平均石粉含量差異 %

由圖表 3 和 4 可以看出：江西省地區(qū)機制砂平均含粉量為 8.2%。其中九江、贛州、上饒地區(qū)機制砂石粉含量相對穩(wěn)定，離散較小。南昌、撫州、宜春地區(qū)機制砂石粉含量相差較大，離散較大。從各個地區(qū)分析，南昌地區(qū)平均石粉含量為 15.0%，顯著高于江西省地區(qū)石粉含量平均值，且所取的單個機制砂石粉含量均高于省內(nèi)機制砂石粉含量平均值。九江地區(qū)石粉含量為 4.0%，顯著低于省內(nèi)機制砂石粉含量平均值，且石粉含量相對穩(wěn)定。贛州地區(qū)石粉含量為 6.4%，低于省內(nèi)機制砂石粉含量平均值，但其石粉含量普遍高于九江地區(qū)。撫州地區(qū)石粉含量為 8.7% 與省內(nèi)機制砂石粉含量平均值相近，其機制砂石粉含量分布區(qū)間較廣，高于或低于省內(nèi)機制砂石粉含量平均值的石粉含量均存在。上饒地區(qū)石粉含量為 4.0%，顯著低于省內(nèi)機制砂石粉含量平均值，與九江地區(qū)石粉含量相當(dāng)。宜春地區(qū)平均石粉含量為 11.3%，顯著高于江西省地區(qū)石粉含量平均值，其機制砂石粉含量分布區(qū)間較廣，高于或低于省內(nèi)機制砂石粉含量平均值的石粉含量均存在，在所取機制砂 6 個區(qū)域中機制砂石粉含量離散最大。

圖3 機制砂石粉含量

圖4 江西省各地區(qū)機制砂平均石粉含量差異

1.4 機制砂細(xì)度模數(shù)與石粉含量分析

為了討論機制砂的石粉含量和細(xì)度模數(shù)之間的關(guān)系，將全省機制砂石粉含量測試和細(xì)度模數(shù)測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如圖 5 所示。

圖5 細(xì)度模數(shù)和石粉含量關(guān)系

由圖 5 可知，機制砂的石粉含量與細(xì)度模數(shù)呈線性關(guān)系，隨著石粉含量的增大機制砂的細(xì)度模數(shù)呈遞減趨勢，相關(guān)系數(shù)是 R2=0.669，表明兩者相關(guān)關(guān)系較大。原因為機制砂破碎過程中，各級配檔位分布具有一定穩(wěn)定性，因其石粉含量部分增加，其余級配篩余相對減少，細(xì)度模數(shù)相應(yīng)有所增加。且石粉含量越高，說明機制砂粉磨更充分或原材料易于破碎，因此，機制砂細(xì)組分篩余相對偏高，也會導(dǎo)致細(xì)度模數(shù)降低。

1.5 MB 值

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg，將全省機制砂 MB 值測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如表 5、表 6 和圖 6、圖 7 所示。

表5 MB 值 g/kg

表6 江西省各地區(qū)機制砂平均 MB 值差異 g/kg

由表 5、表 6 和圖 6、圖 7 可以看出：江西省內(nèi)機制砂 MB 值平均值為 3.1g/kg，已顯著高于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的 MB 值不得大于1.4g/kg 的指標(biāo)。南昌地區(qū)平均 MB 值為 4.6g/kg，顯著高于江西省內(nèi)機制砂平均 MB 值，MB 值離散較大。九江地區(qū)平均 MB 值為 2.5g/kg，低于江西省內(nèi)機制砂 MB值平均值，但依然高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，離散較小。贛州地區(qū)平均 MB 值為 1.9g/kg，顯著低于江西省內(nèi)機制砂 MB 值平均值，但依然高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，離散較小，為所選地區(qū)中 MB 值平均值最低。撫州地區(qū)平均MB 值為 4.0g/kg，顯著高于江西省內(nèi)機制砂 MB 值平均值，離散大。上饒地區(qū)平均 MB 值為 3.8g/kg，高于江西省內(nèi)機制砂 MB 值平均值，且所有樣品 MB 值均高于江西省內(nèi)機制砂 MB 值平均值，離散較大。宜春地區(qū)平均 MB 值為 2.0g/kg，顯著低于江西省內(nèi)機制砂 MB 值平均值，但依然高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。但宜春區(qū)域所選機制砂中，兩個樣品符合國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg 的指標(biāo)，因其離散大，造成平均 MB 值偏高。

圖6 MB 值

圖7 江西省各地區(qū)機制砂平均 MB 值差異

1.6 機制砂 MB 值與石粉含量分析

將全省機制砂石粉含量測試和 MB 值測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如圖 8 所示。

圖8 MB 值和石粉含量關(guān)系

由圖 8 可知，機制砂的石粉含量與石粉含量呈二次函數(shù)關(guān)系，隨著石粉含量的增大機制砂的 MB 值呈遞增趨勢，二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.100，表明兩者具有一定關(guān)系。原因是亞甲藍（Methylene Blue），又稱亞甲基藍，是一種吩噻嗪類染料芳香雜環(huán)化合物，其化學(xué)式為 C16H18N3ClS，常被用作化學(xué)指示劑。亞甲藍溶液屬于陽離子染料，溶液中含有大量 C16H18N3S+離子，極易吸附在帶有相反電荷的黏土顆粒表面，因石粉含量越高，導(dǎo)致機制砂比表面積增大，亞甲藍更為容易被吸附，因此 MB 值升高。但從圖 8 多項式可以看出，石粉含量導(dǎo)致 MB 值升高影響相對較小。

1.7 堆積密度

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的松散堆積密度不小于 1400kg/m3，將全省機制砂松散堆積密度測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如表 7、表8 和圖 9、圖 10 所示。

表7 堆積密度 kg/m3

表8 江西省各地區(qū)機制砂平均堆積密度差異 kg/m3

由圖 9、圖 10 可知，江西省內(nèi)機制砂平均松散堆積密度為 1550kg/m3，符合國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的松散堆積密度不小于 1400kg/m3。南昌地區(qū)的平均松散堆積密度顯著高于江西省內(nèi)機制砂松散堆積密度平均值，離散較大。九江地區(qū)和贛州地區(qū)的平均松散堆積密度略微低于江西省內(nèi)機制砂松散堆積密度平均值，離散較小。撫州地區(qū)的平均松散堆積密度略微低于江西省內(nèi)機制砂松散堆積密度平均值，離散大。上饒地區(qū)的平均松散堆積密度與撫州地區(qū)的平均松散堆積密度相同，離散小。宜春地區(qū)的平均松散堆積密度顯著高于江西省內(nèi)機制砂松散堆積密度平均值，其松散堆積密度普遍偏高，離散較大。

1.8 機制砂松散堆積密度與石粉含量分析

將全省機制砂石粉含量測試和松散堆積密度測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如圖 11 所示。

圖9 堆積密度

圖10 江西省各地區(qū)機制砂平均堆積密度差異

圖11 松散堆積密度和石粉含量關(guān)系

為了討論機制砂的石粉含量和堆積密度之間的關(guān)系，將試驗數(shù)據(jù)關(guān)系分析如圖 11 所示，機制砂的石粉含量與堆積密度呈二次函數(shù)關(guān)系，隨著石粉含量的增大機制砂的堆積呈二次函數(shù)，隨著石粉含量增加逐步升高，二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.651，表明兩者相關(guān)關(guān)系較大。原因是當(dāng)石粉含量提高，機制砂填充更為充分，因此松散堆積密度逐步增加。

1.9 壓碎值

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對砂的壓碎值不得大于 30%，將全省機制砂壓碎值測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如表 9、表 10 和圖 12、圖13 所示。

表9 壓碎值 %

表10 江西省各地區(qū)機制砂平均壓碎值差異 %

由表 9、表 10 和圖 12、圖13 可以看出：江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值為 21%，符合國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的單級最大壓碎值指標(biāo)不得高于 30%。南昌地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 26%，顯著高于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，且單個機制砂均高于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，離散較大。九江地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為18%，低于于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，且單個機制砂均低于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，離散較小。贛州地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 20%，略微低于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，其機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)分布于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值的兩側(cè)，最高為 24%，最低為 15%，離散大。撫州地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 21%，與江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值相同，且其機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)分布于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值兩側(cè)，最高為 30%，最低為16%，離散最大。上饒地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 24%，高于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，單個機制砂均高于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，離散小。宜春地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 15%，顯著低于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，單個機制砂均低于江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值，離散小。

2 結(jié)論

圖12 壓碎值

圖13 江西省各地區(qū)機制砂平均壓碎值差異

（1）江西省機制砂平均細(xì)度模數(shù)為 3.0，處于中砂峰值。其中南昌、贛州、宜春地區(qū)機制砂細(xì)度模數(shù)相對較小，處于中砂范圍內(nèi)，九江、撫州、上饒地區(qū)機制砂細(xì)度模數(shù)相對偏大，處于粗砂范圍。其地域特征明顯：九江地區(qū)因機制砂普遍偏粗，與細(xì)度模數(shù) 1.5 左右天然細(xì)砂進行搭配使用；上饒地區(qū)因區(qū)域內(nèi)機制砂普遍偏粗，對于同強度等級混凝土配合比膠凝材料用量普遍偏高或普遍使用石粉進行搭配使用。其余區(qū)域常使用單一機制砂，因此機制砂細(xì)度模數(shù)控制相對適中。

（2）江西省機制砂平均石粉含量為 8.2%，已高于GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定的不高于 5%。其中九江、上饒地區(qū)機制砂石粉含量普遍偏低。南昌、宜春地區(qū)機制砂石粉含量普遍偏高。機制砂的石粉含量與細(xì)度模數(shù)呈線性關(guān)系，石粉含量的增大機制砂的細(xì)度模數(shù)呈遞減趨勢，相關(guān)系數(shù)是 R2=0.669，兩者關(guān)系較大。

（3）江西省機制砂平均 MB 值為 3.1g/kg。已高于 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定的不高于1.4g/kg 的要求。其中南昌、撫州、上饒地區(qū) MB 值相對較高，且南昌區(qū)域為所分析區(qū)域最高達到 4.6g/kg。九江、贛州、宜春地區(qū)相對較低，其中贛州所分析樣品中有兩個樣品均符合 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定值。機制砂的石粉含量與細(xì)度模數(shù)呈二次函數(shù)關(guān)系，隨著石粉含量的增大機制砂的 MB 值呈遞增趨勢，二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.100，兩者關(guān)系相對較小。

（4）江西省機制砂平均堆積密度為 1550kg/m3。符合 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定的不低于1400kg/m3的要求。其中南昌、宜春地區(qū)機制砂平均堆積密度相對較大，接近 1570kg/m3，其余地區(qū)均接近1540kg/m3。機制砂的石粉含量與堆積密度呈二次函數(shù)關(guān)系，隨著石粉含量的增大機制砂的堆積呈二次函數(shù)，隨著石粉含量增加逐步升高，二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是R2=0.651，表明兩者相關(guān)關(guān)系較大。原因是當(dāng)石粉含量提高，機制砂填充更為充分，因此松散堆積密度逐步增加。

（5）江西省內(nèi)機制砂平均壓碎值為 21%，符合國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的單級最大壓碎值指標(biāo)不得高于 30% 的要求。南昌地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 26%，為省內(nèi)最高。宜春地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標(biāo)平均值為 15%，為省內(nèi)最低。