机制砂时代来临 配置特性指标与法规要览

随着经济建设的快速发展,我国基础设施建设方兴未艾,建筑材料的消耗巨大。占混凝土质量85%以上的砂、石是混凝土的骨架，是消耗自然资源最大的材料,据估算，2013年我国建设用骨料总量约为110亿吨，但是经过几十年的开采，一些地区有限的天然砂石资源已经用尽，价格不断上涨, 影响了工程建设的进展。在经济利益的驱使下，很多地区都出现了乱采乱挖天然砂石的情况，在现有的江河开采，改变河道走向、水流、影响河堤安全、破坏鱼类生存环境、影响防洪、污染水质、影响景观。出于对环境和资源的保护，国家和各地方政府出台相关法规和政策严格限制或禁止开采天然砂石，进一步减少了天然砂石的来源。

现代混凝土技术对骨料的特性要求越来越高，特别是高性能混凝土、结构混凝土的耐久性对骨料的要求更严格，要求骨料具有稳定的质量，高强度、良好级配和颗粒形状，而能满足其要求的天然砂石数量越来越少，甚至没有，严重地制约了高性能混凝土的发展，影响了混凝土的耐久性，进一步造成能源和资源的浪费, 生产高品质骨料已是迫在眉睫。

近二十多年以来，随着我国城镇化进程的加快，对原有建筑物的拆除、改造工程日益倍增。大量的建筑废弃物堆积在城市郊区的公路、河道、沟壑附近，占用了大片土地，带来了非常严重的二次污染。废弃混凝土的再生利用已成为亟需解决的课题，将废弃混凝土破碎作为再生骨料既能解决天然骨料资源紧缺的问题，保护骨料产地的生态环境，又能解决城市废弃物堆放、占地和环境污染等问题，实现混凝土生产过程中的物质循环利用，以保证建筑业长久的可持续发展。

中国的很多地区矿产资源丰富多样，但由于经济实力、技术条件、产业基础、市场需求及资源状况等多种因素制约，在开发过程中，不合理的开采和“三废”排放,加剧了地质环境恶化、水土流失和水质污染等。约20%～80%的尾矿没有合理利用, 已约有上百亿吨的尾矿大量堆积，特别是小型矿山，尾矿随意堆放，占用土地，污染环境, 埋下隐患，造成重大事故。但如果经过适当地分选和加工，不少尾矿就可以制成人工砂石。既解决了环境污染等问题，又提高了自然资源利用率，形成综合效益，完全符合建设资源节约型、环境友好型社会的科学发展观和可持续发展的国策。

机制砂的特性

国家标准《建筑用砂》(GB/T14684-2001)中明确了砂按产源分为天然砂和人工砂两类。天然砂包括河砂、湖砂、山砂及淡化海砂；人工砂(译为Manufactured sand)为“经除土处理的机制砂和混合砂的统称”。机制砂(译为Machine-made sand或Artificial sand)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”。混合砂为“机制砂和天然砂混合制成的砂。”

根据2011年12月1日开始实施的《人工砂混凝土应用技术规程》（JGJ/T 241-2011)和中联重科对混凝土和建设用骨料的研究，认为合格的机制砂应该具备以下五项关键指标：

表 1 机制砂五项关键指标

（1）颗粒形状  颗粒呈多棱立方体，针片状＜8%；

（2）级配  机制砂中各级粒径颗粒的分配情况，反映空隙率的大小；

（3）细度模数  反映砂的粗细程度，数值越小砂越细，反之越粗；

（4）石粉含量  石粉含量控制在3%-8%时，对各种强度要求的混凝土都能起好的作用；

（5）含水量(商混)  含水量3~5%，达到饱和面干，防止落料离析。

由机制砂本身的特点所决定，与条件相同天然砂相比，在混凝土配比设计、其它材料成型养护条件都相同的情况下，用机制砂配制出混凝土的特点是：

（1）坍落度减小，混凝土28d标准强度提高；如保持坍落度不变，则需水量增加；但在不增加水泥的前提下水灰比变大后，一般情况下，混凝土实测强度并不降低。

（2）根据机制砂的特点进行混凝土配比设计，通过合理利用机制砂中的石粉、调整机制砂的砂率，可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土配比设计规程的配比设计方法完全适用于机制砂。

（3）最适合配制混凝土的机制砂细度模数为2.6-3.0，级配为2区。

（4）机制砂在配制添加外加剂的混凝土时，对外加剂的反应比天然砂敏感。

（5）机制砂配制的高强度泵送混凝土在泵送过程中不易堵泵。

（6）正确使用机制砂的混凝土密实度大、抗渗、抗冻性能好，其它物理力学性能和长期耐久性均能达到设计使用要求。

（7）机制砂特别适于配制高强度等级混凝土、高性能混凝土和泵送混凝土。　

机制砂行业发展现状及趋势

改革开放以来，砂石行业取得长足进展，我国已成为世界最大的砂石生产国，据测算已达到年产100亿吨以上，其中约50%为机制砂石。机制砂石已成为砂石行业主要发展方向，不仅综合利用大量废弃物，而且质量稳定，具有较高表面能和亲水性。但目前，行业发展存在集中度低、质量良莠不齐和安全环保意识差等问题，影响和制约着行业进一步发展。

政策法规

表 2  国家政策法规

表 2 国家政策法规

行业发展趋势：骨料行业进入全面整合阶段，向大型、绿色、环保企业发展，推动设备需求。