1、1浅谈温州地区机制砂的研究与应用摘要本文阐述了温州地区公路建设现状，预测了机制砂在混凝土中的应用趋势；研究了机制砂的基本性能，验证其技术指标均符合标准要求；介绍了机制砂执行的标准和规范，生产质量控制，开发应用的成熟条件和重要意义；通过混凝土性能试验，验证了机制砂在混凝土中应用的可行性。 关键词机制砂研究 应用 中图分类号： P619.22+8 文献标识码： A 1、引言 随着国家经济的不断发展，温州高速公路建设也进入一个蓬勃发展的阶段。温州市发布的综合交通“十二五” （2011-2015 年）规划中指出：“十二五”期间交通建设的具体目标是新增高速公路 360 公里，一级公路约 670 公里。砂
2、作为混凝土的重要组成原材之一，其需求量不断增加。目前，温州当地工程建设用砂来源主要为福建砂、青田砂、高楼砂等。青田砂和高楼砂细度模数较小，含泥量大且产量有限，不适合于大型工程使用，故本地大型工程建设用砂主要来源于福建砂。 由于各地工程建设规模逐年增加，河砂资源紧张，福建河砂实际产量远远小于工程建设需要量；闽江砂已逐步枯竭，价格过高且产量难以保障工程建设使用；而目前在建的甬台温高速公路复线工程混凝土施工方量巨大，混凝土耐久性要求极高，对骨料的要求也不断提高。基于此，2有必要对建设用砂进行调研和规划，优选品质及产量稳定的建设用砂来源,在施工中大量应用机制砂势在必行。 2 、机制砂基本性能试验 机制
3、砂是根据国家标准，选定符合工程需要的岩石，通过现代生产工艺配置的破碎、制砂、筛分、吸尘、清洗等设备所生产出来的粒径小于 4.75mm 的岩石颗粒。其各项技术指标，不仅能稳定地达到事先设定的指标值，而且可因工程对砂的质量要求的变化，通过适当调整工艺来满足新的质量要求。笔者和几位同事开展了温州地区机制砂的基本性能试验，验证了其各项技术指标均符合 GB/T14684-2011建设用砂要求。 2.1 外观形貌 以永嘉路平机制砂和福建天然砂为例： 永嘉路平机制砂 福建天然砂 二者外观粒形及颜色较接近，永嘉路平采石场原料来源为河卵石，配备制砂机，粉料较多。由于机制砂在温州地区应用并不广泛，仅少数企业生产机
4、制砂用于附近民用建筑或沥青搅拌站，温州地区对机制砂的生产工艺要求、环保要求和品质要求并无硬性规定，因此，各企业以最大效益为目的，尽量使用简单的工艺生产更多机制砂，不同企业生产的机制砂性能差异较大。 2.2 颗粒级配 机制砂筛分试验结果如表 2.2.1 所示，筛分曲线如图 2.2.1 所示。 表 2.2.1 机制砂筛分颗粒级配表 3由上表数据可计算该机制砂的细度模数为 3.4，为粗砂。级配曲线在一区范围内。 从上表可知，该机制砂的颗粒级配符合 1 区砂的要求，计算该机制砂的细度模数为 3.4，属于粗砂。从设备技术能力来看，普通制砂设备配备合理的筛网后均能生产细度模数在中、粗砂标准的机制砂，但细度
5、越小则产率越低，能耗和设备磨耗越高，成本越高。由于温州地区搅拌站及小型工程对机制砂的品质往往没有明确要求，因此企业乐于以最低成本生产更多的产品，这可能是温州本地部分企业并不愿意生产细度更为理想的机制砂的主要原因。 2.3 压碎值、石粉含量和 MB 值 该机制砂的压碎值、石粉含量和 MB 值试验结果如表 2.3.1 所示。 表 2.3.1 机制砂物理压碎值、石粉含量和 MB 值表 4压碎值、石粉含量和 MB 值是机制砂相对于天然砂独有的性能。从上表可知该机制砂压碎值达到类砂标准，MB 值在 1.4 以下，石粉含量小于 10%，均符合 GB/T 14684-2011建设用砂类标准。 2.4 表观密
6、度、松散堆积密度和空隙率 该机制砂的表观密度、松散堆积密度和空隙率试验结果如表 2.4.1所示。 表 2.4.1 机制砂表观密度、松散堆积密度、空隙率指标表 从上表可知，该机制砂的表观密度、松散堆积密度和空隙率均符合GB/T 14684-2011建设用砂要求。 2.5 有害物质含量 该机制砂的有害物质含量试验结果如表 2.5.1 所示。 表 2.5.1 机制砂有害物质含量 永嘉路平机制砂为河卵石采掘，碎石场在碎石生产过程中配备水洗设备，进入制砂机的碎石比较洁净，因而机制砂由岩石带来的有害物质5极少。从上表可知，该机制砂的有害物质含量符合 GB/T 14684-2011建设用砂要求。 3、机制砂
7、执行的标准、规范 国内现行的与机制砂相关的国家、行业标准主要有建设用砂（GB/T14684-2011） 、 人工砂混凝土应用技术规范 （JGJ/T241-2011）及公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011） 。 4、机制砂的生产质量控制 机制砂的质量是决定机制砂混凝土性能的基础，要在公路建设中全面推广机制砂混凝土，必须解决机制砂的来源和质量问题。 、母岩来源 生产机制砂的岩石矿山应选用洁净、质地坚硬、无风化的岩石矿山，用于生产机制砂的岩石应具有较高岩石抗压强度（宜大于 80MPa）的未风化的洁净坚硬岩石，如石灰岩、花岗岩、石英岩、玄武岩或凝灰岩，不宜使用泥岩、页岩、板岩等岩石。
8、、机制砂的生产工艺 机制砂的生产工艺流程一般可分为以下几个阶段：块石粗碎中碎细碎筛分水洗（脱水）机制砂。机制砂的粗碎一般采用颚式破碎机，中碎一般采用反击式破碎机，细碎宜采用冲击式破碎机。 、级配与细度模数的控制 要生产出级配良好、细度模数适中的机制砂，应安装配套的筛分机和选择合适的筛网尺寸对机制砂的细度模数进行控制。对振动筛的破损尺寸应进行严格的监控，当筛网尺寸经磨损不符合要求时应及时更换。 6、石粉含量控制技术 机制砂中的石粉和泥粉含量应根据工艺特点选择干法或湿法除粉工艺进行控制，选用湿法除粉时宜选用斗轮式洗砂机。湿法生产时应设置沉淀池，将洗砂的废水循环使用，或设置污水处理系统，不得乱排乱放
9、，保证生产企业周边的环境质量。 、防离析技术 对机制砂干法生产，当机制砂从皮带落到砂堆时，通常会出现严重的离析现象，即粗颗粒砂在砂堆底部富集，为了防止该问题出现，可以安装缓降设备。 、抽样检测 生产好的机制砂应及时进行抽样检测，根据检测的结果对机制砂的质量进行分级，根据不同的级别选择不同的堆场进行堆放，并做好记录，不得将不同级别的机制砂混合堆放。 、环境保护 生产机制砂的各级设备均应安装相应的收尘设备，在进行工艺设计时，在满足工艺的前提下，尽量减少生产环节以减少扬尘点；尽量减少物料输送转运之间的落差，减少扬尘量；在一级破碎进料口处和出砂皮带尾部喷洒适量的水；噪声主要是破碎机和振动筛产生，场地选
10、址时应尽量远离居民区，施工时尽量避开附近居民休息时间进行生产。 、机制砂的堆放 机制砂堆放应搭建雨篷、硬化场地、采取排水措施、符合环保要求，并应采取必要的措施防止机制砂不受泥土，粉尘等杂质的污染。机制砂7应按特定的规格和级别分别堆放，为防止颗粒离析和级配不均，干砂堆料高度不宜超过 5m。 5、混凝土性能验证试验 试验以桩基海工混凝土为例，研究机制砂对海工混凝土的工作性和力学性能的影响，并验证技术指标的合理性。 机制砂对混凝土性能影响试验其他试验原材料包括： 、水泥：亚东水泥厂生产的 P.42.5 级硅酸盐水泥，比表面积385 m2/kg，标准稠度用水量 27.4%； 、粉煤灰：武汉阳逻电厂级粉
11、煤灰，需水量比 91.3%；矿粉：武汉黄陂 S95 级矿粉，比表面积 400 m2/kg； 、粗集料：武汉江夏 525mm 连续级配碎石，针片状含量 9.2%； 、外加剂：某品牌机制砂专用外加剂，减水率 26.0%。 试验开始前提出桩基海工混凝土参考标准如表 5.1 所示。 表 5.1C35 桩基海工混凝土技术指标表 采用经验配合比，如表 5.2 所示，试验结果如表 5.3 所示。机制砂对外加剂吸附性较大，相同配合比条件下，机制砂混凝土工作性不及河砂混凝土，通过适当增大外加剂掺量的途径以提高机制砂混凝土的流动性。 表 5.2C35 桩基海工混凝土试验配合比表 8表 5.3C35 桩基海工混凝土
12、性能表 从 28d 抗压强度来看，机制砂所配制出来的机制砂混凝土抗压强度较河砂抗压强度大。目前已有的研究认为在机制砂混凝土体系中，机制砂表面粗糙，与胶凝材料体系的粘结相比河砂更为紧密，界面粘结力更强，因而通常机制砂混凝土抗压强度较河砂混凝土更大。 以上机制砂配制的桩基混凝土工作性和力学性能基本能满足桩基施工标准要求，初步验证技术指标可行。 6、开发应用的成熟条件 GB/T14684-2011建设用砂已明确机制砂作为一建筑用砂，并规定了机制砂的技术要求、试验方法、检验规则。1973 年国家建委在贵州省召开了机制砂在混凝土中应用的论证会,通过建材业和建筑业的经验交流,肯定了研究成果,并制定了机制砂
13、混凝土技术规程 。自此,机制砂的应用范围得以扩大。 7、开发应用的重要意义 、开发机制砂不仅解决了建筑用砂的资源问题，而且对提高砂的质量有积极的作用。机制砂的级配可调和质量稳定是机制砂的最大特点，9而机制砂合理的级配正是配置高性能混凝土和节约水泥、降低混凝土成本的关键，机制砂的质量稳定是保证建筑工程质量的前提。 、开发机制砂在环境保护的意义上就更加明显，它减少了开采天然砂对环境的破坏，变废为宝，节约资源，完全符合可持续发展的基本国策要求。研究开发机制砂极其应用技术是发展绿色建材的重要途径之一。 8、结语 在工程建设过程中，砂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和耐久性具
14、有举足轻重的影响。在满足建设用砂基本性能指标的前提下，选用经济可行的方案，既要满足施工质量要求，又要有效地控制生产成本，在天然砂资源缺乏的地区，使用优质机制砂进行施工生产不仅是可行的，其综合效益也是显著的。 机制砂在混凝土中的应用是可持续发展的需要，展望未来，机制砂在建筑市场上发挥着越来越重要的作用，有着更美好的前景。将机制砂作为建设用砂的主要品种和稳定来源是一件功在当代，利在千秋的大事，也是建筑市场可持续发展的客观要求。希望有关管理部门、科研、生产和使用单位能统一思想，提高认识，对温州地区机制砂作进一步的研究与分析，站在战略高度，树立，贯彻科学发展观，积极推广温州地区机制砂的应用。 10参考文献： 1、 建设用砂 （GB/T 14684-2011） ； 2、 人工砂混凝土应用技术规范 （JGJ/T 241-2011） ； 3、 公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011） 。
