當前人工砂在混凝土應用中存在的問題與解決途徑

    由于傳統(tǒng)的觀念，人們對砂石的認識存在著偏差，認為砂石在混凝土中僅起填充作用，質(zhì)量無足輕重，只要多加水泥就行。同時，由于過去天然砂石資源的限制，有人即使認識到骨料的重要性，也改變不了其現(xiàn)狀，只能采取順其自然的態(tài)度，對砂石不能提出太高的要求，久而久之，砂石的質(zhì)量得不到應有的重視和控制。明明是重要的產(chǎn)品，生產(chǎn)、使用單位和管理部門卻都不把其作為產(chǎn)品來對待，甚至有些科技人員，也認為砂石無技術(shù)研究的價值，對砂石的認識還停留在農(nóng)民挖砂的階段。

    事實上，砂石骨料在混凝土中的作用非常重要，它起著骨架作用，傳遞應力，即使沒有水泥漿，骨料亦可支撐載重，同時抑制收縮，防止開裂。上世紀90代以俊，混凝土的發(fā)展趨勢是發(fā)展高性能混凝土（HPC ） ，骨料已漸被當作主要架構(gòu)材料，而水泥用量則越少越好。而HPC的發(fā)展必須有高質(zhì)量的砂石骨料。我國混凝土方面的專家把砂石骨料的質(zhì)量視為制約我國混凝土發(fā)展的瓶頸；分析認為，中國混凝土質(zhì)量不如西方的主要原因是砂石的質(zhì)量差，并警告說，如果骨料品質(zhì)低劣與離散性大的現(xiàn)狀得不到改善，HPC就不可能實施。因此，砂石骨料的顆粒級配、粒型、表面特征、針片狀顆粒含量、空隙率等過去不被重視或無法控制的性能日顯重要。人工砂正是應運而生，在上述方面有其顯著的特點。但由于人們已有的對骨料的認識偏見，也限制了對人工砂重要性的認識，僅僅把人工砂當做一種簡單替代天然砂的材料對待，用傳統(tǒng)天然砂的標準來衡量人工砂，看到的都是人工砂的短處或不習慣處，人為限制了人工砂的發(fā)展。


    同其他新生事物一樣，人工砂當前的發(fā)展還受到社會和文化的傳統(tǒng)勢力影響二實際上，人工砂目前一般性的生產(chǎn)與使用技術(shù)已很成熟，只要使用質(zhì)量合格的人工砂，一定能取得好效果，不會有什么風險。


    人工砂在全國范圍還處于剛起步階段，對其質(zhì)量的保證就更為重要。


    人工砂有兩大優(yōu)勢四大特點。即資源優(yōu)勢：可利用各種廢棄資源，同時，表現(xiàn)出價格或成本差別較大的特點。


    質(zhì)量優(yōu)勢：體現(xiàn)為質(zhì)量穩(wěn)定（產(chǎn)源固定、機械化生產(chǎn)）；顆粒級配合理、可調(diào)；石粉能合理利用三大特點。


    但人工砂也有天生的不足，粒型多樣、比表面積大、需水量大。如顆粒形狀多呈三角體或方矩體，表面粗糙，棱角尖銳時，對和易性有影響（但對強度有利）；如針片狀多時，對和易性和強度都不利。


    在混合砂方面表現(xiàn)為，有的企業(yè)特別是小企業(yè)，用很粗的石屑加特細的天然砂去當人工砂銷售，石屑比例最大的可達30 ％。這樣的人工砂，沒有絲毫人工砂的質(zhì)量優(yōu)勢，相反，有的都是人工砂的不足，嚴重地影響了人工砂的推廣使用，敗壞了人工砂的聲譽。對此，我們決不能掉以輕心。國家標準規(guī)定，人工砂的顆粒級配一定要合格，顆粒級配不合格的人工砂決不允許使用。其目的就是為了防止類似的混合砂濫竿充數(shù)。

    在機制砂方面表現(xiàn)為：
    1．粒型不好，針片狀過多，這里有巖石問題，但更主要是設備選型造成，不少小企業(yè)用顆式破碎機的產(chǎn)品粒型就差，如果選用專門的制砂機，此問題完全可以解決。例如，寧波一家較大的砂石企業(yè)，用原選的設備，生產(chǎn)的石子粒型不好，一些小孔徑石子的片狀率高達100% ，機制砂的粒型就可想而知了。后來增加了整形設備，石子粒型明顯改善，機制砂的型狀也大大提高。

    2．級配不完全合理，細度模數(shù)偏大。多數(shù)企業(yè)為減少機械磨損，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的機制砂細度模數(shù)多為3.0以上，而配制混凝土細度模數(shù)最好是在2.6左右。另外，人工砂的級配區(qū)最好為2區(qū)，各級篩余一定要符合標準要求，但有的企業(yè)根本不認識或不重視此指標，使人工砂的優(yōu)勢無法體現(xiàn)，在人們還不認識人工砂的階段自己給自己造成阻力。這里的原因在上述的認識問題中已經(jīng)提到，目前問題是，首先生產(chǎn)企業(yè)自己要先提高一步，而現(xiàn)狀是小型企業(yè)多數(shù)素質(zhì)較低，大多數(shù)企業(yè)自己連級配、細度模數(shù)等的基本概念都不懂，連最基本的試驗篩也沒有，如何談得上質(zhì)量控制。因此，開展基本知識教育非常必要。 

    3．是洗走石粉的問題。泥粉對混凝土是有害的，必須嚴格控制其含量，人工砂生產(chǎn)和使用中同樣要注意除土，除去山皮土和夾層土。但除土決不能放在最后洗掉小于75微米的顆粒的工序上。因為，石粉也是小于75微米的顆粒，但石粉與天然砂中的泥成分不同、粒徑分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同，石粉對混凝土是有益的，有適量石粉的存在，彌補了人工砂配制混凝土和易性差的缺陷，同時，它的摻人對完善混凝土小于75微米特細顆粒的級配，（在這一點上，天然砂由于其生產(chǎn)工藝的限制，其特細級配基本沒有）提高混凝土密實性都有益處，現(xiàn)代混凝土設計理念，是強調(diào)發(fā)揮骨料骨架的支撐作用，而發(fā)揮骨料骨架的支撐作用最有利條件是使骨料之間空隙最小，密實度最高。進而能起到提高混凝土綜合性能的作用。

    通過水洗實驗，洗走顆粒最少的樣當中，含150微米以上的顆粒占到25% ，其中，300微米以上的顆拉占14% ；洗走顆粒最多的樣，150微米以上竟占總量的2乃，其中300微米以上的顆粒就占總量的1乃。因此，除土工序一定要放在原料處理前，可干篩或水洗，既避免了泥土的摻人，又為石粉的保留和合理的級配創(chuàng)造了條件。

    在風化的山砂水洗后當建筑用砂方面，風化的山砂一般與風化土混在一起，過去不引起重視，自砂源緊張，看到可利用尾礦制人工砂后，有些企業(yè)就用水洗的方法把土洗凈，利用該砂做建筑砂。這種砂，表面看上去粒型好，級配合格，細度模數(shù)也在中粗砂范圍，似乎是較理想的建筑用砂。但實際上，這種砂的抗壓強度很低，嚴重的用手可以捻出碎粉，不僅配制混凝土不行，制成砂漿也不耐磨。如利用山砂，在開發(fā)前一定找有關(guān)檢測部門做一個鑒定，特別要按人工砂的技術(shù)要求檢測其壓碎指標，壓碎指標不合格的絕對不應使用。在這方面，已有了不少的工程教訓，尤其在京津一帶，從上世紀80年起，我們就開始了這方面的研究，研究結(jié)論和實踐證明，京津一帶風化的山砂基本不能使用。最近，河南某地檢驗的14個砂樣中有11個壓碎指標超標，不合格比例高達79 % , 應引起我們的高度重視。