混合砂在混凝土中的應用前景

馮春牛

摘要：天然砂資源日益緊缺，全球已經面臨枯竭。人工砂的應用已成為混凝土行業發展的大趨勢。

人工砂和天然砂各有特點，并指出了目前混合砂在混凝土中的應用所需的注意事項。

關鍵詞：人工砂;混合砂;混凝土

砂作為一種普通的建筑材料，稱其為細骨料。是我們城市基建中不可缺少的建筑材料之一。砂在混凝土中的作用非常重要，它起著骨架作用。合理使用砂的混凝土有利于細骨料之間與水泥、活性慘合料的結合，與石子一起起到骨架作用，提高混凝土流動性，抗滲、耐久性能，還可以降低水泥用量。本文針對人工砂和特細砂按一定比例混合而成的的混合砂在混凝土中的應用進行了較系統的研究，拓展了細骨料資源的利用范圍，為砂的產業化、多樣化和環?；l展提供了保障。

1.砂的應用現狀及存在的問題

改革開放以來，伴隨著國內經濟建設的快速發展， 我國混凝土砂經歷了大規模的開采。 某些地區出現無規、超負荷采挖天然砂，已經嚴重破壞生態環境。2018年11月7日，國家統計局公布《戰略性新興產業分類（2018）》，人工砂、砂石產業相關產品及裝備產品等被正式納入我國“戰略性新產業”重點產品。目前，我國實際生產、應用、研究的砂體上可能包括為二種：天然砂、人工砂。

1.1 天然砂

在過去的十幾年里， 天然砂主要由河道開采，是一種短時間內不可再生的資源。隨著基建規模的日益擴大，我國不少省份出現可采天然砂資源逐漸減少甚至枯竭的狀況，與此同時，砂的價格和運輸成本不斷上漲，但即使這樣，有些地區用砂高峰時，還是無砂可用，影響了工程建設的進展。天然砂的質量狀況也發生了變化，目前，開采天然砂的質量情況是粗砂幾乎沒有，中砂越來越少，細砂和特細砂占絕大多數。

由于天然砂資源短缺，價格上漲，同時建筑市場需求量的不斷猛增，導致目前砂的生產向采礦方向發展，生產人工砂成為一種趨勢。

1.2 ?人工砂

我國從20世紀60年代起，進行人工砂的生產和使用。目前幾乎我國所有省份都在推廣和應用人工砂。2002年2月1日起實施的國標GB/T14684—2001《建筑用砂》首次增加了人工砂、混合砂種類，確定了人工砂為新的砂源，明確提出我國的人工砂不能只限于國外單純用礦山原料加工的人工砂，同時要發展用尾礦加工制成的人工砂;另外，為了使砂石產品技術標準的統一，行業標準JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》也加入了上述人工砂的內容。

為了保護環境和合理使用不可再生資源，我國天然砂的開采使用得到基本控制，人工砂逐步進入市場。人工砂的生產工藝和品質目前發展極不平衡，在推廣過程中遇到很大的阻力。其原因是多方面的，有人們認識的原因，有生產工藝及人工砂自身的缺陷的原因，還有宣傳不足和行業使用習慣等原因，但最主要還是人工砂生產技術水平和品質低，影響我國細骨料應用發展的關鍵。

目前細骨料應用中存在的問題

在目前應用的細骨料中，人工砂所占的比例越來越大，尤其以混合砂的應用最為普遍。由于我國善未建立正常細骨料市場的地區并不多，致使在混合砂的應用上出現了很多問題，如下幾點較為突出：

（1）混合砂質量的控制存在問題： ?目前大部分地區都是由企業自行采購人工砂和天然砂，然后在使用時將兩種砂按比例混合后用于混凝土的配制當中。由于混合砂的質量受人工砂和天然砂本身質量的影響而波動，所以從質量控制的角度來看，混合砂的質量最后由企業自己把關，企業不僅要對進場的人工砂和天然砂嚴格按照JGJ52-2006檢驗，還要對混合砂進行質量控制。

（2）混合砂在混凝土應用中的局限性：由于人們對混合砂觀念的改變與研究，人們在混合砂的應用上已經有選擇性的在較高強度等級的混凝土中使用，據調查，大多數地區使用混合砂生產混凝土一般不限于低標號了，例如C50、C55也已經使用混合砂生產。

2.混合砂配制工藝的研究

針對細骨料在應用中存在的問題，本文從混合砂的配制入手，提出了從生產源頭配制混合砂的思路，真正將混合砂作為一種產品納入企業質量控制體系，以便使現有天然砂和天然巖石（卵石等）資源得到合理有效的利用。

混合砂配制的工藝流程及配制原則

（1）本文提出的根據不同砂的顆粒級配及相關參數準確配制高品質的混合砂，該混合砂具有如下優點：①顆粒級配合理，粗細適中;②質量穩定，有效緩解了天然砂資源緊張的局面。

（2）混合砂的配制：人工砂、特細砂可以按照一定比例混合制得符合《GB/14684-2011》 所規范的Ⅱ區標準。

3.混合砂在混凝土中的應用實踐

本文選用常州市金壇區某石料廠生產的人工砂，江西鄱陽湖的特細砂進行了混合的配制，最終確定了以下兩組組成的混合砂（見表1）用于實驗研究。

混合砂與原來的人工砂和特細砂相比較，顆粒級配符合標準規定的Ⅱ區，顆粒搭配良好，細度得到了優化，達到了中砂的要求范圍。

3.1 混合砂在混凝土中的應用實踐

本文用混合砂2配制了混合砂混凝土，并用江西鄱陽湖天然中砂配制的混凝土作了比較，試驗結果如下：

① 混合砂混凝土拌合物的坍落度與天然中砂混凝土拌合物的坍落度相當，雖然前者的擴展度稍小于后者，但仍能滿足泵送施工的要求，更能滿足一般條件下混凝土的施工要求。

② 混凝土的收縮率與天然中砂混凝土的收縮率相同，彌補了人工砂混凝土收縮率太大的缺點。

③ 混合砂能夠配制高強度等級的混凝土（實測強度最高達到了63.5MPa）。

3.2 使用混合砂的優點

混合砂的使用，不僅能有效緩解我國天然砂嚴重短缺的局面，還可以充分利用卵石、巖石等，提高細骨料的質量，起到保護環境的作用 ?其優點如下：

① 改善生態環境，降低成本;

② 取代優質天然砂，提升細骨料的品質穩定;

③ 保證了混凝土行業的可持續開展。

4.結論建議

（1）配置高強度混凝土時，不宜單獨使用特細砂，應與天然粗砂、人工砂按適當比例混合使用?；旌仙暗母邚姸然炷猎趯嶋H生產過程中，攪拌時間適當延長30-60S。

（2）在配置混合砂過程當中，還應該考慮到人工砂中石粉含量對于混凝土的流動性以及強度等影響。注：亞甲藍測定值MB須符合混凝土的強度等級對應的標準。