浅谈机制砂生产研究与应用

郑欢++霍斌++成家园++尚敏++李斌

摘 要：目前最大的建筑材料是混凝土，它的主要原材料之一是砂，包括天然砂和机制砂。由于自然资源的限制，机制砂应运而生，它的出现解决了混凝土行业中砂石紧缺的局面。随着土木建设的日趋发展和完善，天然砂日益紧缺，我们应重新审视集料对混凝土性能的影响。本文探讨了机制砂的生产现状，研究了机制砂的生产工艺改进及质量控制。

关键词：机制砂；生产现状；工艺改进；质量控制

中图分类号：TU528.041 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0097-01

1 前言

机制砂（Manufactured sand），属于人工砂的一种，是由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩的颗粒，用专门的制砂机生产，一般含有10～15%左右的石粉（粒径小于75um的岩石颗粒），级配中大于2.36mm和小于0.15mm的颗粒偏多，呈现“两头大中间小”的态势。细度模数普遍在3.0～3.7内，颗粒形貌不好多呈三角体或方矩体，多棱角，针片状颗粒较多，表面粗糙，石粉含量不可控制。普通机制砂无法满足高性能混凝土的要求，高品质机制砂粒型较普通机制砂更接近球体，经过颗粒整形工序后其表面粗糙程度降低，棱角更加圆润，粗糙度指标低于普通机制砂，且含泥量、石粉含量得到有效控制。

2 机制砂的生产现状

2.1 无专业化设计理念、设备选型不合理、生产工艺落后、生产规模小

机制砂生产工艺流程和装备是建立在对岩石物料特性及终端产品性能要充分掌握的情况下，选择合适的生产设备，进行有机结合、分工明确，互相匹配。而我国目前，一方面专业化的机制砂生产设计人员缺乏，研究的热点大都放在机制砂的特性及机制砂混凝土的配制和性能上，而忽视制机砂制备技术、设备、工艺的研究。另一方面，生产经营者也认为砂、石生产技术简单，无须专业设计，更有甚者一味蛮干，土法上马；再者，一些设备制造商，夸大宣传，将一些简单的粉碎、筛分设备，冠以新产品之名上市，从而致使设计建设的机制砂中，设备选型不合理，生产工艺落后。这必然导致生产的机制砂不合要求[1]。

2.2 管理混乱、技术薄弱、质量淡漠

我国砂、石行业的从业者，大多数没有经过技术培训，技术素质低，即使采用先进的设备、工艺，也不懂得如何使用与维护。同时，对机制砂技术要求也缺乏了解和认识，没有级配、细度模数、石粉含量、泥含量的概念，也没有试验室和必要的质量检测设备和条件，加之管理混乱，这些也是导致我国普遍存在的机制砂质量差的主要原因。因此，机制砂生产的前提必须做好前期规划，合理选择设备，优化生产工艺，加强技术质量管理。

3 机制砂的生产工艺改进及质量控制

3.1 机制砂生产设备的选定

冲击式破碎机是决定机制砂质量的关键设备，其设备性能的好坏直接影响机制砂的质量和生产成本。其生产线自动化程度高，流程简单；运行可靠，操作方便，高效节能；生产效率高、运行成本低、产量大、收益高、成品石子粒度均匀、粒形好；占地面积小，投资经济效益高，碎石料品质好，石粉产出率低。冲击式破碎机的破碎作用，主要发生在物料的节理面、组织脆弱处和裂缝等，具有选择破碎的特点。故破碎效率高，产量大，电耗低（比颚式破碎机省电1/3），产品粒度均匀，颗粒方正率高。近十年来，随着我国建设对机制砂需求量的增加及质量意识的提升，国内纷纷引进国外技术，进行消化吸收或自主开发，推出系列新型制砂机，如PCL250型冲击式制砂机。

3.2 机制砂石粉含量的控制

高性能高標号机制砂混凝土所用细集料要求较高，部分地区对细集料的石粉含量均作出要求，如贵州地方标准《DB 24/016-2010》要求，C50以上混凝土石粉含量不得超过7%，遂在生产过程中，采用环保型除尘器 DMCA-300-Ⅱ除尘装置对骨料进行除尘处理，对于除尘后的机制砂进行多次取样检测，粉尘含量和洁净度（含泥量）仍不能满足设计施工要求。可以利用5-10mm小碎石进行二次破碎，再经过除尘，振筛处理，得到比较优质的机制砂，多次取样试验表明，只有这样生产出的机制砂才能满足设计施工的需要，对结构的耐久性也有了保证。

3.3 机制砂的主要性能指标控制措施

建立三级质量管理体系：（1）自建砂石料场生产机制砂后通知施工单位试验室进行抽检，合格后运至混凝土搅拌站统一存放使用，未检或检验不合格的机制砂不得出厂。（2）驻地办监理单位加强监督施工单位的自检，同时加大抽检力度，抽检不合格的机制砂及时清退出施工现场，如抽检不合格，可对施工单位进行相应的处罚并上报总监办。（3）总监办中心试验室加强对机制砂质量监督管理，对施工单位加强巡检力度，若抽检不合格的机制砂及时清退出施工现场，同时对施工单位进行相应的处罚并上报。

4 应用实例

对于砂少石多的贵州山区，从上个世纪70年代就已开始采用机制砂代替天然砂。目前贵州省高速公路建设配制混凝土用砂已基本实现采用机制砂，并广泛运用于高速公路建设中机制砂配制的混凝土最高强度等级为C55。厦蓉高速公路织金至纳雍段武佐河特大桥，根据经济合理、就地取材的原则，全桥混凝土采用机制砂配制。混凝土设计最高强度等级为C60，项目建设单位专门成立了用机制砂配制C60高性能混凝土科研项目，研究机制砂用于高性能混凝土。经过程检测及施工验收，全桥机制砂质量合格，满足施工需要；混凝土施工质量，成品质量、耐久性均满足设计及规范要求[2]。

5 结语

随着混凝土的发展和技术要求的不断增高，混凝土对砂（或称为细骨料、细集料）的技术要求越来越高，特别是高强高性能混凝土（抗压强度不低于C60），能满足其要求的天然砂数量越来越少，甚至没有，所以机制砂在工程中的地位越来越重要，现已成为建设用砂的重要来源。在工程建设过程中，砂石作为混凝土结构材料的重要组成部分，其质量优劣对整个工程的质量及耐久性具有举足轻重的影响。在机制砂生产使用过程中，采用先进的生产手段和科学的管理办法，提高机制砂的生产水平和机制砂的质量，这样才能让机制砂向优质化更好的发展。

参考文献：

[1]杨文烈，邸春福.机制砂的生产及在混凝土中的应用[J].混凝土，2008（6）：113-117.

[2]蔡基伟，李北星，等.石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[J].武汉理工大学学报，2006（4）：27-30.