混合砂在混凝土中的應(yīng)用前景

馮春牛

摘要：天然砂資源日益緊缺，全球已經(jīng)面臨枯竭。人工砂的應(yīng)用已成為混凝土行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。

人工砂和天然砂各有特點(diǎn)，并指出了目前混合砂在混凝土中的應(yīng)用所需的注意事項(xiàng)。

關(guān)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(xì)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(xì)骨料之間與水泥、活性慘合料的結(jié)合，與石子一起起到骨架作用，提高混凝土流動(dòng)性，抗?jié)B、耐久性能，還可以降低水泥用量。本文針對(duì)人工砂和特細(xì)砂按一定比例混合而成的的混合砂在混凝土中的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，拓展了細(xì)骨料資源的利用范圍，為砂的產(chǎn)業(yè)化、多樣化和環(huán)?；l(fā)展提供了保障。

1.砂的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

改革開放以來，伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展， 我國混凝土砂經(jīng)歷了大規(guī)模的開采。 某些地區(qū)出現(xiàn)無規(guī)、超負(fù)荷采挖天然砂，已經(jīng)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。2018年11月7日，國家統(tǒng)計(jì)局公布《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》，人工砂、砂石產(chǎn)業(yè)相關(guān)產(chǎn)品及裝備產(chǎn)品等被正式納入我國“戰(zhàn)略性新產(chǎn)業(yè)”重點(diǎn)產(chǎn)品。目前，我國實(shí)際生產(chǎn)、應(yīng)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(shí)間內(nèi)不可再生的資源。隨著基建規(guī)模的日益擴(kuò)大，我國不少省份出現(xiàn)可采天然砂資源逐漸減少甚至枯竭的狀況，與此同時(shí)，砂的價(jià)格和運(yùn)輸成本不斷上漲，但即使這樣，有些地區(qū)用砂高峰時(shí)，還是無砂可用，影響了工程建設(shè)的進(jìn)展。天然砂的質(zhì)量狀況也發(fā)生了變化，目前，開采天然砂的質(zhì)量情況是粗砂幾乎沒有，中砂越來越少，細(xì)砂和特細(xì)砂占絕大多數(shù)。

由于天然砂資源短缺，價(jià)格上漲，同時(shí)建筑市場(chǎng)需求量的不斷猛增，導(dǎo)致目前砂的生產(chǎn)向采礦方向發(fā)展，生產(chǎn)人工砂成為一種趨勢(shì)。

1.2 ?人工砂

我國從20世紀(jì)60年代起，進(jìn)行人工砂的生產(chǎn)和使用。目前幾乎我國所有省份都在推廣和應(yīng)用人工砂。2002年2月1日起實(shí)施的國標(biāo)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(shí)要發(fā)展用尾礦加工制成的人工砂;另外，為了使砂石產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，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)》也加入了上述人工砂的內(nèi)容。

為了保護(hù)環(huán)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(jìn)入市場(chǎng)。人工砂的生產(chǎn)工藝和品質(zhì)目前發(fā)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(rèn)識(shí)的原因，有生產(chǎn)工藝及人工砂自身的缺陷的原因，還有宣傳不足和行業(yè)使用習(xí)慣等原因，但最主要還是人工砂生產(chǎn)技術(shù)水平和品質(zhì)低，影響我國細(xì)骨料應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵。

目前細(xì)骨料應(yīng)用中存在的問題

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

（1）混合砂質(zhì)量的控制存在問題： ?目前大部分地區(qū)都是由企業(yè)自行采購人工砂和天然砂，然后在使用時(shí)將兩種砂按比例混合后用于混凝土的配制當(dāng)中。由于混合砂的質(zhì)量受人工砂和天然砂本身質(zhì)量的影響而波動(dòng)，所以從質(zhì)量控制的角度來看，混合砂的質(zhì)量最后由企業(yè)自己把關(guān)，企業(yè)不僅要對(duì)進(jìn)場(chǎng)的人工砂和天然砂嚴(yán)格按照J(rèn)GJ52-2006檢驗(yàn)，還要對(duì)混合砂進(jìn)行質(zhì)量控制。

（2）混合砂在混凝土應(yīng)用中的局限性：由于人們對(duì)混合砂觀念的改變與研究，人們?cè)诨旌仙暗膽?yīng)用上已經(jīng)有選擇性的在較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土中使用，據(jù)調(diào)查，大多數(shù)地區(qū)使用混合砂生產(chǎn)混凝土一般不限于低標(biāo)號(hào)了，例如C50、C55也已經(jīng)使用混合砂生產(chǎn)。

2.混合砂配制工藝的研究

針對(duì)細(xì)骨料在應(yīng)用中存在的問題，本文從混合砂的配制入手，提出了從生產(chǎn)源頭配制混合砂的思路，真正將混合砂作為一種產(chǎn)品納入企業(yè)質(zhì)量控制體系，以便使現(xiàn)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(jù)不同砂的顆粒級(jí)配及相關(guān)參數(shù)準(zhǔn)確配制高品質(zhì)的混合砂，該混合砂具有如下優(yōu)點(diǎn)：①顆粒級(jí)配合理，粗細(xì)適中;②質(zhì)量穩(wěn)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(xì)砂可以按照一定比例混合制得符合《GB/14684-2011》 所規(guī)范的Ⅱ區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。

3.混合砂在混凝土中的應(yīng)用實(shí)踐

本文選用常州市金壇區(qū)某石料廠生產(chǎn)的人工砂，江西鄱陽湖的特細(xì)砂進(jìn)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(shí)驗(yàn)研究。

混合砂與原來的人工砂和特細(xì)砂相比較，顆粒級(jí)配符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅱ區(qū)，顆粒搭配良好，細(xì)度得到了優(yōu)化，達(dá)到了中砂的要求范圍。

3.1 混合砂在混凝土中的應(yīng)用實(shí)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(yàn)結(jié)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(dāng)，雖然前者的擴(kuò)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(bǔ)了人工砂混凝土收縮率太大的缺點(diǎn)。

③ 混合砂能夠配制高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土（實(shí)測(cè)強(qiáng)度最高達(dá)到了63.5MPa）。

3.2 使用混合砂的優(yōu)點(diǎn)

混合砂的使用，不僅能有效緩解我國天然砂嚴(yán)重短缺的局面，還可以充分利用卵石、巖石等，提高細(xì)骨料的質(zhì)量，起到保護(hù)環(huán)境的作用 ?其優(yōu)點(diǎn)如下：

① 改善生態(tài)環(huán)境，降低成本;

② 取代優(yōu)質(zhì)天然砂，提升細(xì)骨料的品質(zhì)穩(wěn)定;

③ 保證了混凝土行業(yè)的可持續(xù)開展。

4.結(jié)論建議

（1）配置高強(qiáng)度混凝土?xí)r，不宜單獨(dú)使用特細(xì)砂，應(yīng)與天然粗砂、人工砂按適當(dāng)比例混合使用?；旌仙暗母邚?qiáng)度混凝土在實(shí)際生產(chǎn)過程中，攪拌時(shí)間適當(dāng)延長30-60S。

（2）在配置混合砂過程當(dāng)中，還應(yīng)該考慮到人工砂中石粉含量對(duì)于混凝土的流動(dòng)性以及強(qiáng)度等影響。注：亞甲藍(lán)測(cè)定值MB須符合混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。