商品混凝土用人工砂應(yīng)用問題及思考

1、商品混凝土用人工砂應(yīng)用問題及思考砂是生產(chǎn)混凝土最主要的原材料，占集料 40%左右，以往主要采用天然河砂，經(jīng)過多年的建設(shè)開采，天然河砂的資源急劇的減少， 有些地區(qū)天然河砂已近枯竭。且近期隨著環(huán)保力度的加強(qiáng)， 地方政府為保護(hù)江堤河壩、保護(hù)生態(tài)平衡，加大了禁采力度，使得天然河砂一 直處于緊缺或無砂可供狀態(tài)。近年建筑市場用砂供應(yīng)持續(xù)緊張，價(jià)格快速上漲， 2018 年砂普遍漲價(jià) 60 120 元/t。目前天然砂資源緊張， 人工砂作為天然砂的替代品，使用比例快速升高。人工砂的優(yōu)點(diǎn)是材料來源廣泛，質(zhì)量易于把控，經(jīng)合理調(diào)控使 用性能同河砂相當(dāng)， 能夠滿足建設(shè)需求， 而且應(yīng)用成本具有巨大優(yōu)勢， 是未來建設(shè)市場的

2、發(fā)展方向，對環(huán)境保護(hù)也非常有利。 采用人工砂生產(chǎn)混凝土將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是混凝土應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢。但是，伴隨著人工砂需求量的增加， 各種應(yīng)用問題相應(yīng)產(chǎn)生， 由于生產(chǎn)人工砂的工藝、設(shè)備落后及生產(chǎn)商對質(zhì)量把控不嚴(yán)等原因， 導(dǎo)致人工砂的石粉含量大、含泥量大、顆粒不規(guī)整、級配不合理，這 些質(zhì)量良莠不齊的人工砂給混凝土的生產(chǎn)帶來了不小的困擾，多地發(fā)生混凝土質(zhì)量問題。文章就此問題展開調(diào)查研究。河南地區(qū)人工砂應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查河南地區(qū)的混凝土生產(chǎn)用砂，大量來自淮河流域， 淮河天然砂以其穩(wěn)定的質(zhì)量占有河南地區(qū)建筑用砂的半壁江山。伴隨著環(huán)保治理的加強(qiáng)，淮河采砂量逐年減少，2018 年出臺了全面禁采的文

3、件。天然砂的資源短缺造成人工砂的大行其道，豫南地區(qū)的人工砂大多來自河南與湖北交界地區(qū)， 湖北居多。 人工砂均以當(dāng)?shù)貛r石破碎加工生產(chǎn)，以灰色或灰白色沉積巖（當(dāng)?shù)厮追Q青石）生產(chǎn)的人工砂，質(zhì)量較 好，總壓碎值指標(biāo)均在15%以下，顆粒級配連續(xù)，應(yīng)用效果良好，和天然砂幾乎沒有區(qū)別， 屬上等產(chǎn)品； 以卵石和山體落石等生產(chǎn)的人工砂，總壓碎值指標(biāo)在15% 20%，受加工工藝的限制個(gè)別顆粒不夠規(guī)整，顆粒級配基本連續(xù)，應(yīng)用效果尚好，屬中等產(chǎn)品；以山體表層巖 石和黏土巖生產(chǎn)的人工砂， 總壓碎值指標(biāo)多在20%25%，部分總壓碎指標(biāo)超過 30%，含泥量大， 因?yàn)樯襟w表層巖石多含有風(fēng)化石，其抗風(fēng)化性能差，破碎過程中很容易

4、產(chǎn)生明顯的巖層，屬下等產(chǎn)品。豫南 地區(qū)和湖北地區(qū)有一種黏土巖， 當(dāng)?shù)胤Q為 “麻骨石 ”，該巖石石質(zhì)松軟， 夾雜閃光礦物質(zhì)， 總壓碎值指標(biāo)多在25%以上，配制低標(biāo)號混凝土有使用實(shí)例，但是其耐久性還沒有系統(tǒng)的研究，應(yīng)用需謹(jǐn)慎。豫中地區(qū)的人工砂大多來自魯山、 禹州、新密和鞏義等地區(qū)。其特點(diǎn)是以石灰?guī)r、白云巖破碎為主，夾雜部分山體表層巖石，總壓 碎值指標(biāo)為15%20%，受該產(chǎn)地巖石的特性和破碎分選工藝的影 響，顆粒級配多不連續(xù)，一般輔以特細(xì)砂混合使用。豫北地區(qū)人工砂大多來自新鄉(xiāng)、焦作、安陽等地的石灰?guī)r，其壓碎值在15% 18%， 但是顆粒異性較多， 級配多不連續(xù)，一般輔以特細(xì)砂或石粉配合使用。河南地區(qū)

5、人工砂的突出的問題是MB 值不合格， 含泥量（主要是泥粉含量）普遍較高， 顆粒級配不連續(xù)，對混凝土和易性影響明顯，給混凝土的配制帶來難題。實(shí)際應(yīng)用過程中標(biāo)號C40以下的商品混凝土可以全部采用人工砂，以各類人工砂調(diào)配使用居多，C40 以上商品混凝土一般以天然砂和人工砂配合使用。人工砂性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)待完善目 前 建 筑 用 砂 的 國 家 現(xiàn) 行 標(biāo) 準(zhǔn) 由 建 筑 用 砂 GB/T146842011 和普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)JGJ52 2006，其中對顆粒級配（細(xì)度模數(shù)） 、石粉含量、壓碎指標(biāo)等做了相應(yīng)的技術(shù)要求， 結(jié)合當(dāng)前人工砂應(yīng)用過程中的諸多問題，僅此技術(shù)指標(biāo)并不能給人工砂的應(yīng)用

6、做科學(xué)全面的指導(dǎo)。如的顆粒級配（細(xì)度模數(shù)）參數(shù)，僅僅給出相應(yīng)的細(xì)度模數(shù)，并不能有效指導(dǎo)人工砂的應(yīng)用， 還應(yīng)將分級篩余納入技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)樯鲜鰢椰F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)置技術(shù)指標(biāo)， 更多的是表征天然砂的質(zhì)量。河砂是天然石在自然狀態(tài)下，經(jīng)水的作用力長時(shí)間反復(fù)沖撞、摩擦產(chǎn)生的，其表面有一定光 滑性，顆粒渾圓，而人工砂是由機(jī)械破碎而成，顆粒形狀不規(guī)則，其 粒形多數(shù)為三角形、方矩形、針狀、片狀等，顆粒表面粗糙，多尖銳 棱角。且由于礦石來源的問題，很多礦石含有大量的泥塊、風(fēng)化石、 風(fēng)化頁巖、輕物質(zhì)等不良雜質(zhì)。因此要全面表征人工砂的質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)調(diào)查研究， 制訂人工砂的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，增加砂的分計(jì)篩余、石粉的MB 值、石粉流動(dòng)

7、度比、吸水率、砂的需水量比等新的技術(shù)指標(biāo)，對人工砂的級配、粒形、石 粉含量提出了新的表征方法， 引導(dǎo)混凝土配合比設(shè)計(jì)更加重視骨料體系的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，更加重視級配、粒形的作用，更加科學(xué)認(rèn)識、合理使用人工砂中的石粉等副產(chǎn)品。人工砂的特性對混凝土性能的影響混凝土的性能主要包括工作性和28d 抗壓強(qiáng)度，其中工作性包括流動(dòng)性、粘聚性、保水性和易振性，其主要測試方法有坍落度試 驗(yàn)和維勃稠度試驗(yàn)。 人工砂因?yàn)榧壟洳患眩?各粒徑的顆粒組成比例差異較大，與最大密度理論曲線有所偏差，且顆粒尖銳棱角多、表面粗 糙，對混凝土的工作性易造成坍落度損失大、拌合物泌水、粘聚性較 差及泵送混凝土壓力大等問題。 雖然人工砂的表面

8、粗糙和顆粒尖銳對骨料和水泥的黏結(jié)有利， 但骨料間的內(nèi)摩擦較大， 阻止了混凝土的流動(dòng)。為改善解決上述問題， 適中的石粉含量對混凝土的工作性十分重要。試驗(yàn)結(jié)果表明，石粉含量較低時(shí)，混凝土?xí)霈F(xiàn)粘聚性差、 泌水的情況，坍落度小，流動(dòng)性不足，坍落度試驗(yàn)中混凝土錐體自行 坍塌。適當(dāng)提高人工砂中的石粉含量，可使得混凝土變黏，包裹性更 好，一定程度上改善了混凝土的泌水性和粘聚性，坍落度也增加明顯， 但過量石粉會(huì)使其需水量急劇增加，提高混凝土黏性， 降低混凝土流動(dòng)性和工作性，通常石粉含量在7% 9%時(shí)，會(huì)有較好的工作性，各方面性能均衡， 應(yīng)用效果較好。 人工砂對混凝土力學(xué)性能的影響主要取決于人工砂的母巖巖性、

9、人工砂級配、含泥量、石粉含量，人工砂 的外觀使砂顆粒之間的咬合比較緊密，在級配較好的情況下， 人工砂對混凝土的強(qiáng)度有一定的提升，而石粉可以作為混凝土的微骨料，且具有輕微的活性， 可以與水泥發(fā)生反應(yīng)， 石粉還可誘導(dǎo)水泥水化產(chǎn)物析晶， 加速水泥的水化反應(yīng)， 在石粉含量不超過15%的情況下， 石粉對混凝土的力學(xué)性能基本是向有利方向發(fā)展的，超過 15%時(shí)會(huì)對混凝土強(qiáng)度造成不利影響。制約人工砂應(yīng)用的因素及對策目前制約人工砂應(yīng)用的主要原因是市場上人工砂質(zhì)量不容樂觀，大部分企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)工藝落后，為節(jié)省成本常采用邊角廢料生產(chǎn)人工砂，造成人工砂質(zhì)量不穩(wěn)定，級配波動(dòng)大，含泥量超標(biāo)，施工單位難以掌控，忌憚心

10、理排斥使用。為解決這一問題需要行業(yè)主管部門加強(qiáng)引導(dǎo)，抓大放小，培養(yǎng)優(yōu)勢企業(yè)，淘汰落后產(chǎn)能，提高人工砂的質(zhì)量。高速公路建設(shè)由于用量大，為把控質(zhì)量，可自建人工砂生產(chǎn)線，購進(jìn)合格粗集料自行生產(chǎn)，可有效控制人工砂質(zhì)量。主管部門對人工砂的利用持保守態(tài)度，甚至下發(fā)紅頭文件限制甚至禁止使用人工砂， 明確規(guī)定人工砂僅能應(yīng)用于附屬工程，要求現(xiàn)澆、懸澆、斜拉等重要橋梁、預(yù)制梁板、隧道、房建等主體結(jié)構(gòu)暫 不采用人工砂。 由于政策因素制約， 導(dǎo)致建設(shè)及施工單位應(yīng)用人工砂政策阻力較大，往往需要多方溝通論證才能在部分工程中少量應(yīng)用。 而目前河砂資源枯竭，人工砂必將逐步替代河砂成為主流。因此，行 業(yè)主管部門需鼓勵(lì)人工砂的應(yīng)

11、用，對建設(shè)項(xiàng)目工程質(zhì)量管控、 成本工期控制將起到重大作用。由于人工砂應(yīng)用不廣泛， 造成能熟練掌握人工砂生產(chǎn)和人工砂混凝土配比的專業(yè)技術(shù)人員短缺，也在一定程度上制約了人工砂的應(yīng)用推廣。 應(yīng)加強(qiáng)人才的引進(jìn)與培養(yǎng)， 一般來說經(jīng)過兩個(gè)月左右的試配應(yīng)用，大部分混凝土試驗(yàn)員基本能掌握人工砂混凝土的配制和生 產(chǎn)。同時(shí)引進(jìn)先進(jìn)人工砂成產(chǎn)設(shè)備，以優(yōu)良的設(shè)備克服人員技術(shù)和管理不足的問題，經(jīng)過一段時(shí)間的磨合積累，循序漸進(jìn)的提高。結(jié)語文章通過分析研究發(fā)現(xiàn)在科學(xué)合理的混凝土配比確?；炷列阅艿那疤嵯?， 使用人工砂生產(chǎn)混凝土可大幅降低混凝土成本，按目前材料單價(jià)，每方混凝土節(jié)省材料成本約52.53元，節(jié)約幅度約11%，同時(shí)其社會(huì)效益和環(huán)保效益顯著