陳文艷

（福建省晉江市建設(shè)工程行政執(zhí)法大隊，福建 晉江362200）

1 前言

“十一五”期間，預(yù)拌混凝土發(fā)展迅速，2010年年產(chǎn)量超過了10 億立方米。2011年作為“十二五”的開局之年，水泥年產(chǎn)量也突破了20 億噸大關(guān)?；炷良捌渌嘀破沸袠I(yè)經(jīng)濟總量也連續(xù)4年穩(wěn)居建材工業(yè)第二位，年均增長水平超過30%以上，成為拉動建材工業(yè)增長的第一大行業(yè)。而我國也已成為當(dāng)今世界生產(chǎn)使用預(yù)拌混凝土及水泥制品最多的國家，不僅滿足了國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，而且還銷往國外及港澳臺地區(qū)，廣泛應(yīng)用于建筑、水利、能源、交通、港口、通訊等工程建設(shè)，成為國民經(jīng)濟建設(shè)中不可缺少的重要建材產(chǎn)品。

2 機制砂的發(fā)展背景及現(xiàn)狀

伴隨著預(yù)拌混凝土與水泥制品的大幅增長，砂石用量也急劇上升。經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明平均每噸水泥消耗5 噸甚至更多的砂石骨料。這些消耗就使我國砂石年產(chǎn)量由改革開放初期的3 億噸達到了如今的70 多億噸。但砂石是地域性很強的地方資源，有些地區(qū)資源豐富，而有些地區(qū)資源很少或沒有資源，因此，我國建設(shè)的快速發(fā)展使砂石面臨枯竭的問題，這也是世界各國面臨的問題。

這些問題的出現(xiàn)，一方面增加了砂石的使用成本，因為資源減少，導(dǎo)致砂石產(chǎn)地與使用地的距離不斷加大，運輸距離增加，從而增加了成本；另一方面一些性能要求高的建筑質(zhì)量得不到保證，因為天然砂石資源減少，也使產(chǎn)品品質(zhì)下降，不能滿足高性能混凝土的生產(chǎn)要求，進而使建筑質(zhì)量無法保證。此外，由于遠距離的運輸，大量的超載超重運輸工具造成交通壓力，不僅加重了大氣污染，而且重大交通事故也時有發(fā)生。因此，針對天然砂的使用難題，自20世紀(jì)60年代，在一些天然砂資源缺乏或品質(zhì)下降的省市開展了機制砂的開發(fā)與研究應(yīng)用，也建立了機制砂的生產(chǎn)線。1973年國家建委在貴州省召開了機制砂在混凝土中應(yīng)用的論證會，通過建材業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)驗交流，肯定了研究成果，機制砂的應(yīng)用范圍得以擴大。90年代以來，北京、天津、上海、重慶、廣東、福建、浙江、河北、山西、四川、江蘇等省市相繼開展了機制砂的使用研究，先后建立了少量的專業(yè)機制砂生產(chǎn)線。但是，由于當(dāng)時缺少有關(guān)機制砂的標(biāo)準(zhǔn)頒布實施，工程使用存在諸多的限制和阻力，阻礙了機制砂發(fā)展前行的步伐。自GB/T14684-2001 《建筑用砂》標(biāo)準(zhǔn)中加入了機制砂的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并正式實施后，為機制砂的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了理論依據(jù)，近些年，機制砂得到了快速發(fā)展。

此外，有些地區(qū)與河流，為了保持自然景觀、保護江堤河壩、保護生態(tài)平衡，規(guī)定嚴(yán)禁開采。因此天然砂的數(shù)量和質(zhì)量都遠遠滿足不了今后國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及其他建設(shè)的需要。2007年3月國家禁止天然砂出口，并對港、澳、臺出口實行許可證管理政策，用機制砂取代天然砂出口已成為一個發(fā)展趨勢。

福建地區(qū)天然砂資源豐富，大量出口到臺灣、日本、韓國、新加坡，到2007年時，福建省每年的出口量達到了近3000萬噸，約占全國出口總量的60%。并且隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，當(dāng)?shù)亟ㄖ挠蒙傲恳彩侵鹉暝黾?，每年達到5000 多萬噸，如此大量的開采，再豐富的資源也有枯竭的時候。1997年福建省政府針對天然砂資源減少的情況作出了反應(yīng)，發(fā)布了《福建省人民政府關(guān)于禁止在閩江下游北港河道采砂的通告》，經(jīng)過二十多年，福建已發(fā)展了30 多個專業(yè)機制砂生產(chǎn)場，年生產(chǎn)能力達600 多萬噸，年出口量約400 多萬噸。

長江中粗粒徑的砂子是優(yōu)良的建筑材料，富集在湖北、江西、安徽、江蘇四省長江河道范圍內(nèi)。20世紀(jì)90年代，隨著長江經(jīng)濟帶建設(shè)的快速發(fā)展，建筑用砂需求量大增，砂價飛漲。在暴利的驅(qū)使下，大大小小采砂船蜂擁而至，濫采亂挖現(xiàn)象日益嚴(yán)重。為了扭轉(zhuǎn)長江河道采砂的混亂局面，確保防洪、航運的安全，江蘇省于1996年10月8日率先決定，禁止在全省境內(nèi)長江河道內(nèi)的一切采砂活動，禁期兩年。1998年江蘇省又決定“繼續(xù)禁止全省境內(nèi)長江采砂活動”至今。此后，采砂船大量擁到上游安徽省、江西省、湖北省境內(nèi)江段進行采砂。2000年10月安徽省宣布在安徽省長江水域?qū)嵭薪蓛赡?；隨后，湖北省和江西省分別于2001年1月和2月也相繼發(fā)布了禁采通告，至此，長江中下游1800 余公里河段實行了全線禁采江砂。國務(wù)院也于2001年10月通過、2002年1月1日實施了《長江河道采砂管理條例》，距今已有十年，取得了一些成效，但由于供需矛盾突出、法規(guī)建設(shè)滯后等難題的存在仍有很多問題需要解決。

2010年5月，寧波海域全面叫停海砂開采，2011年9月底，舟山市海域也全面禁止開采海砂。由于寧波市建設(shè)用砂量的80%以上都是使用舟山海砂，因此全面禁砂后寧波建筑市場用砂緊張。為緩解用砂緊張局面，利用寧波市機制砂資源總量4000 多億立方米、絕大部分具備生產(chǎn)機制砂能力的優(yōu)勢，全市加快發(fā)展機制砂，力爭到2013年，全市機制砂生產(chǎn)能力在3000 萬噸左右，基本滿足寧波市各類建設(shè)需要。

浙江的湖州地區(qū)已成為上海主要的砂石骨料的供應(yīng)基地。據(jù)不完全統(tǒng)計，該地區(qū)共有砂石生產(chǎn)企業(yè)200 多家，總產(chǎn)量在5000 萬噸以上，其中，年產(chǎn)200 噸以上的企業(yè)已有十幾家，最大達500 萬噸。

3 發(fā)展機制砂帶來的影響

機制砂的快速發(fā)展，帶動了破碎機市場的發(fā)展。隨著國家對交通、水利、住房投入的持續(xù)增長，機制砂也面臨著很好的發(fā)展機遇。為適應(yīng)混凝土的發(fā)展，機制砂也需要有良好的質(zhì)量，這就需要優(yōu)化生產(chǎn)工藝，淘汰落后，對生產(chǎn)機械提出了更高的要求，促進了破碎機行業(yè)的進步。

機制砂充分利用廢棄尾礦或廢石，既充分利用資源，解決了砂子不足的難題，又處理了大量尾礦、卵石，減少了環(huán)境污染、清理了河道，符合國家節(jié)能減排政策，同時又增加了經(jīng)濟效益。

4 機制砂的使用狀況及存在問題

與天然砂相比，機制砂具有材質(zhì)優(yōu)良、成分均一穩(wěn)定、級配良好、清潔無泥、無有害雜質(zhì)的特點，并且細度模數(shù)可以人為地通過生產(chǎn)工藝控制，按用戶要求組織生產(chǎn)。在已有的工程實踐中，用機制砂已配制出了從C10～C100 的普通混凝土和泵送混凝土，強度C100 的機制砂混凝土90d 實際強度達到155MPa。

機制砂在水利、水電工程中的應(yīng)用最為成熟，因為這些工程要求相對較高，機制砂多自產(chǎn)自用，為大中型生產(chǎn)線。如三峽大壩二期、三期工程中全部采用花崗巖機制砂做細骨料；龍灘水電站采用石灰?guī)r機制砂細骨料，等等。此外，核電站工程也使用機制砂配制混凝土，因為考慮到核電站混凝土用量大，施工期長，河砂的細度模數(shù)和含泥量不能保持長期的穩(wěn)定，而機制砂可以保持長期的穩(wěn)定，可以控制，有利于混凝土質(zhì)量的控制。一般的市政及工業(yè)、民用工程較少使用，處于起步階段。2008年貴州頒布了地方標(biāo)準(zhǔn)——《貴州省高速公路機制砂高強混凝土技術(shù)規(guī)程》（DBJ 52-55-2008），促進了機制砂在交通工程中的廣泛應(yīng)用。

盡管機制砂在使用中有較好的效果，但是也存在一些問題。

（1）雖然近些年，機制砂行業(yè)已取得了快速發(fā)展，但是機制砂所占市場份額相對較小。因為傳統(tǒng)觀念的存在影響了機制砂的開發(fā)應(yīng)用，限制了機制砂的推廣使用。機制砂的應(yīng)用在質(zhì)量和數(shù)量上替代天然砂的比例還有待提高。

（2）機制砂的石粉含量也是影響機制砂推廣使用的一個原因，對石粉在機制砂中所起的作用沒有充分認識。

（3）機制砂的生產(chǎn)工藝有待提高，現(xiàn)如今的生產(chǎn)方式會產(chǎn)生粉塵和噪聲污染。

（4）行業(yè)準(zhǔn)入門檻低，不具規(guī)模的小企業(yè)較多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，行業(yè)集中度不高。行業(yè)布局不甚合理，使機制砂的使用處于被動狀態(tài)。

（5）機制砂主要應(yīng)用于普通混凝土中，在高性能混凝土中應(yīng)用較少。

5 機制砂在高性能混凝土中的應(yīng)用研究

舒?zhèn)髦t最早開始山砂高強混凝土的研究，采用貴州山砂配制出強度等級達到C50～C80 的高強混凝土，并較為系統(tǒng)的研究了山砂高強混凝土的強度、彈性模量、收縮、徐變和耐久性能。楊玉輝等用石粉含量3.5%的石灰?guī)r機制砂為細骨料配制出了C80 泵送混凝土，結(jié)果表面石粉含量在7%含量情況下，C80機制砂混凝土強度和工作性均達到最佳。李章建等采用云南昆明地方性低品質(zhì)細骨料——機制砂和特細山砂配制出了C80 高強混凝土，3d 強度達到了設(shè)計強度的71%，7d 強度達到了設(shè)計強度的107%，28d 抗壓強度均在100MPa 以上，也完全滿足了C80 混凝土的強度要求。軸壓強度、彈性模量、抗折強度、劈拉強度、收縮等各項性能均表現(xiàn)良好，此研究成果還成功地應(yīng)用在了昆明時代廣場（富邦商廈）工程中。該工程共使用C80 高強混凝土8000 多方，投入使用兩年，在C80 混凝土所澆筑的豎向和水平結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何開裂現(xiàn)象。江京平等采用細度模數(shù)為2.9～3.4 的機制砂，利用常規(guī)材料和通用工藝成功地研制成了工作性良好，28d 抗壓強度在100MPa 以上的機制砂高性能混凝土。上海最高的建筑經(jīng)貿(mào)大廈使用的就是機制砂混凝土。

為克服機制砂顆粒棱角分明、粗糙度大的缺陷，劉娟紅等采用天然細砂與機制砂混摻配制高性能混凝土，并對其抗?jié)B性、抗凍性、抗硫酸鹽侵蝕、抗氯離子滲透等性能進行了研究，結(jié)果表明機制砂與水泥漿體界面的結(jié)合良好，機制砂中的石粉填充了混凝土中的孔隙，提高了混凝土的密實度，其各項性能均優(yōu)于中砂混凝土。

石粉含量是影響機制砂在高強高性能混凝土中應(yīng)用的一大因素，而且機制砂顆粒粗糙、細度模數(shù)大影響了混凝土的工作性，限制了機制砂在高性能混凝土中的應(yīng)用，還需要進行深入研究。

6 總結(jié)

機制砂已開始在我國大面積使用，但是一般用于C10～C50的中低強混凝土中，在高強高性能混凝土中的應(yīng)用研究也在不斷進行，但是實際工程應(yīng)用還較少，為順應(yīng)建設(shè)工程的發(fā)展方向，滿足工程質(zhì)量日益提高的需求，結(jié)合天然砂資源逐漸減少的情況，應(yīng)加大機制砂在高強高性能混凝土中應(yīng)用的研究工作，使機制砂得到更好的發(fā)展和應(yīng)用。

因此，機制砂行業(yè)面臨著良好的發(fā)展機遇，有很大的市場前景，國家也對機制砂的使用給予了優(yōu)惠政策。相關(guān)部門應(yīng)采取措施加大機制砂的使用比例，加快制定產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)劃，從稅收等各方面政策上扶持機制砂的生產(chǎn)和使用，加強對外交流與合作，不斷學(xué)習(xí)和掌握先進的技術(shù)、知識和經(jīng)驗，讓機制砂得到更好的發(fā)展。

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