关于人工砂（机制砂）配制混凝土问题研究

王振飞

摘 要 随着基本建设日益发展，混凝土用砂需求量剧增，现有天然砂资源的储量及质量均难以满足我国基础设施建设的需求。目前我国就混凝土中砂用量每年达20亿吨以上。天然砂是一种地方性资源，分布很不均匀，短时间内不可能再生，也不适宜长距离运输。目前大部分地区的天然砂资源已近枯竭，还有很多地方政策性已禁止或限制开采天然砂，给建筑工程用砂和混凝土用砂供需矛盾日益突出，导致天然砂的价格越来越高和货源紧缺，严重影响工程建设的进展。随着商品混凝土技术的发展，现代混凝土用砂的技术要求越来越高，特别是高强度等级和高性能混凝土对骨料物理性能要求更加严格，能够满足其要求的天然砂数量是越来越少，而对节约天然资源保护生态平衡，资源综合利用，可持续发展的國家基本国策。人工砂（机制砂）国内从20世纪60年代就开始进行生产和使用。以水电行业对人工砂的生产和使用最为成熟，我国最大的三峡工程、黄河小浪底工程均使用人工砂（机制砂）配制混凝土。因此机制砂是替代天然砂配制混凝土用砂的主要来源，也是势在必行。中华人民共和国建设部行业标准JGJ52-2006?普通混凝土用砂、石质量及检验方法?标准中，明确人工砂（机制砂）配制混凝土的各项物理性能指标要求。

关键词 人工砂；机制砂；混凝土；发展

1 什么是天然砂，什么是机制砂

天然砂是由天然条件作用（岩石风化）而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。天然砂经过水冲，河洗所以手感比较细腻，但是由于自然条件形成的天然砂而有害物质（如泥、泥块、云母等）含量比较复杂。

机制砂也是由天然岩石通过制砂机和其他附属设备加工而成，粒径在5mm以下岩石颗粒的砂子，成品更加规则，可以根据不同工艺要求加工成不同规则粒径大小的砂子，均质一致，更能满足配制混凝土的要求[1]。

2 天然砂与机制砂的发展

从水泥被发明应用于基础建筑以来，砂子作为其中的骨料必不可少，而天然砂因其成本低廉，分布广泛，被大量的采挖。国内由于基础建设的需要，砂、石需求量越来越大，于是受到利益的驱使，毁田挖砂、破坏河道挖砂的情况比地皆是，不但破坏了有限的耕地、防洪堤坝，并由此引发了不少工程事故。近年来，随着国家对环保的重视，天然砂的采集越来越难，加之因人工成本、运输成本等各种原因限制，天然砂的价格优势不复存在。机制砂因材质稳定及可控性，而越来越受欢迎，国内从20世纪60年代就开始就地取材，对机制砂进行使用，1966年四川映秀湾电站建成了国内第一条机制砂生产线，年产量60万吨。随着现代混凝土技术的发展和机制砂国家标准的实施，机制砂已成为替代天然砂配制混凝土的主要来源[2]。

3 机制砂与天然砂的区别

机制砂与天然砂相比，有以下区别和优点：机制水洗砂的材质优良、稳定。机制水洗砂是人为选择的天然岩石为加工原料，材质均一、稳定，矿物成分和化学成分与原料是一致的，没有天然砂那样复杂。砂粒清洁，无泥质和其他有害杂质，性能稳定。粒度级配良好。一种机制水洗砂，一个细度模数，只对应一个级配。它的细度模数和单筛的筛余量呈线性关系。只要通过测定，建立线性关系式，测一个单筛的筛余量，便可准确、快速地求出细度模数。而一般天然砂，一种细度模数，可以有多种级配。机制砂细度模数可以人为的通过生产工艺来控制，按用户要求来组织生产加工，这是天然砂所不能做到的[3]。

4 为什么机制砂的发展缓慢

优点这么多的机制砂为什么推广很难？其主要阻力来自习惯势力的影响，源自对人工砂的认识不正确，人工砂由于其颗粒级配、粒形和颜色都与天然砂有明显的不同，大多数的使用单位还不接受人工砂，只要有天然砂存在，人们还是习惯用天然砂，尽管其质量不好，有害物质含量复杂，在配制混凝土时还按天然砂的方法设计，没有抓住人工砂的特点，多数混凝土搅拌站也未能感到人工砂的优点。 使用由石灰岩类（包括其尾矿）生产的人工砂就比较困难，因为，其外观与天然砂明显不同，特别是干法生产原状人工砂（只要石粉含量在10%左右时）看上去就像都是石头粉（或土）一样，使人心产疑虑，不敢使用。实际上，如果检测一下，石粉含量并不高，少量石粉含量是有益成分，只要正确掌握，就能取得很好的效果。但就是由于传统的习惯，此种人工砂目前推广不畅，有时，施工应用部门愿用，但监理和甲方却不允许。为了迎合用户的习惯，有些人工砂生产企业把干法生产原状人工砂再水洗一遍，这样的人工砂看上去是比天然细砂好多了，但这一洗，使人工砂的级配变化了，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，特别在低标号或低水泥用量混凝土中表现非常明显，给人工砂的推广应用带来阻力。同时，又造成资源的浪费和宝贵的水源消耗，增加了新的污染。针对这种人工砂混凝土和易性差的问题，有些企业掺入一些天然细砂混用，掺入的比例合适，混合后的砂级配合理，配制出的混凝土性能比天然砂要更强一些，但实际上在低强度等级混凝土和砂浆的配制上，不如用不洗的人工砂，即成本低，又效果好。在这方面，各地都有一些成熟的经验和应用，建筑业执行的是行业标准JGJ 52-2006《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》，该标准有人工砂的类别，含泥量（即小于75μ m 特细颗粒，石粉也是小于80μ m 的颗粒）只能按5%以下控制，为了达到这个要求，确保混凝土质量，企业不得已而为之，采用水洗机制砂。

5 结束语

总之在商品混凝土中的应用是势在必行，各项物理性能指标完全能够满足配制混凝土要求，确保混凝土质量稳定可靠。因为河砂随着挖采不断枯竭、河床发生严重变化，质量波动异常，有害物质含量比较复杂，尤其是现代建设工程对混凝土的高质量标准，而难以保证满足配制混凝土的要求，同时机制砂在混凝土中运用取得良好的技术性能和经济效益、社会效益。构筑永恒，让祖国的山河更加秀美！

参考文献

[1] 廉慧珍.外加剂和混凝土工程质量的关系[J].混凝土世界，2012，

（01）：18-23.

[2] 刘冬，赵丽萍.基于成像技术的集料棱角性与纹理研究[J].中外公路，2010，（05）：305-309.

[3] 潘雨，巴恒静，闫贵平.超塑化剂对混凝土流变性能的影響[J]. 武汉理工大学学报，2003，（03）：23-26.