机制砂的应用前景

李志军，崔云财

(1.黑龙江工程学院;2.黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

0 引言

砂是现代土木工程建筑的基础材料之一，属细集料，其粒径在4.75 mm以下。砂原为岩石在风化等自然条件作用下所形成，称之为天然砂。天然砂有河砂、湖砂、山砂和海砂之分。混凝土用的砂要求具备洁净、坚硬和合适的颗粒级配等品质，而天然砂的这些品质往往受产地、季节和加工程序等因素影响大幅波动。当数个产砂基地同时向一个大型工程供砂时，砂的各项技术指标的偏差值很难控制在工程设计的范围之内时，就会严重影响工程的质量，同时也会因工程所在地远离产地，运费高，从而增加了工程成本。

随着经济的快速发展，天然砂资源也在日趋枯竭，而我国基础建设项目与日俱增，使得机制砂应运而生，而对于建筑砂的要求亦越来越高。人们的生活水平的提高，相对生态环境建设也有了更高要求，过量的开采天然砂源，对生态环境所造成的压力也日益增加，所以生产使用机制砂已成为一种趋势。

1 何为机制砂

机制砂(译为Manufactured sand)，属于人工砂的一种，是由机械破碎、筛分而成的，粒径小于4.75 mm的岩石颗粒(不包括软质岩、风化岩的颗粒)。机制砂由专门的制砂机生产，多数呈灰白色或黑色，一般含有10% ～15%左右的石粉(粒径小于75 um的岩石颗粒)，级配中大于2.36 mm和小于0.15 mm的颗粒偏多，细度模数普遍在3.0～3.7内，粒形多呈三角体或方矩体，表面粗糙。2 机制砂的用途、性能及应用现状

2.1 用途

机制砂主要用于土木建筑行业，按其技术要求可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级。I类用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类用于强度等级C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。经过几年来在混凝土工程中机制砂的应用实践，使我们看到机制砂作为生产混凝土的重要原料，所表现出的优良的物理和化学性能。

2.2 性能

机制砂颗粒多棱角，表面粗糙，有利于与水泥等胶结材料粘结，对混凝土强度的提高十分有利，从表面看也带来了和易性差的缺点，但机制砂中的石粉恰好能弥补这一缺陷。因为石粉是一种惰性掺和料，细度小，它可以补充混凝土中缺少的细颗粒，增大固体的表面积对水体积的比例，从而减少泌水和离析;并且石粉能和水泥等胶结料与水形成柔软的浆体，增加混凝土的浆量，减少了砂石间的摩擦，从而改善混凝土的和易性。但是，机制砂中的石粉含量也是有一定限度，超过了这一限度，随着石粉含量的增加，混凝土拌合物用水量增加，拌合物变得干稠，进而会导致混凝土开裂和强度的下降。

2.3 应用现状

虽然机制砂的优点很多，并且在一些大型土木建筑工程中也得到了应用，而且也得到了相关专家的好评，机制砂的推广也是大势所趋。目前由于国内多数土木建筑单位对机制砂特点还不是十分了解，因此不敢应用;相对大的有能力生产机制砂的企业由于摸不清市场，也不愿投入必要的资金设备，仅用的原始筛下物就被当做机制砂来推广使用，使一些级配和粒型不好的产品影响了机制砂的应用效果与声誉。

3 机制砂与天然砂相比有如下优点

(1)机制砂的生产可通过调整控制生产机制砂的先进设备和工艺，使生产的机制砂能有效、稳定地按国家标准和工程质量要求来控制砂的颗粒级配、针片状颗粒含量、含泥量等技术指标，满足工程质量要求。

(2)机制砂的颗粒都是具有棱角的立方体，而天然砂颗粒多数已趋磨圆，机制砂较天然砂有较大的比表面积，颗粒之间的咬合力增加，因而用机制砂配制的混凝土强度更高。

(3)机制砂生产可以和碎石的生产工艺结合在一起，有利于矿产资源的综合利用，减少污染，保护环境，而且大大降低机制砂的生产成本。

(4)机制砂可以跟随大型工程就地取材、就地生产，从而降低工程造价。4 前景分析

4.1 条件成熟

国标GB/T14684-2001《建筑用砂》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、检验规则等。机制砂石的级配可控制、质量稳定是砂石的最大特点，而机制砂合理的级配正是配制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。

4.2 重要意义

开发机制砂石不仅解决了土木建筑砂石的资源问题，而且，对提高砂石的质量，保证使用者的权益都有积极的作用。因为，机制砂都是机械化生产，有固定的生产场地和比较完善的组织管理，人员素质相对较高，而这些是大多数天然砂生产企业缺少的。开发机制砂石在环境保护上的意义就更为明显，它不仅减少了开采天然砂石对环境的破坏，而且减少了本身对环境的破坏，变废为宝，节约资源，完全符合可持续发展的基本国策。

4.3 未来趋势

混凝土是建筑业最主要的原料，而用于混凝土中的砂是混凝土的重要组成材料之一。近年来，周边地区的砂资源已濒临枯竭，有一些砂子其质量较差，细度模数小，含泥量高，难以满足混凝土技术发展的要求。人们对机制砂已经开始认可了和国家相应的技术规程已经出台，致使机制砂的使用情况变好;所以，开发机制砂，使应用于商品混凝土是大势所趋，土木建筑工程发展的必然，将机制砂石作为建设用砂石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。

5 结语

让我们大家都来关注机制砂石的开发应用，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。但机制砂在很多方面需要深入细致的研究，很多问题还需要从理论上解释清楚。从混凝土发展趋势分析，提高其耐久性是解决能源和环保问题的根本出路，而如何更好地解决混凝土耐久性问题，砂石质量控制与配比设计是研究的关键;研究开发机制砂及其应用技术是发展绿色建材的重要途径之一。