人工製砂的行業標準

從20世紀60年代起，我過就在一些水利·水電工程及土木建（jiàn）築（zhù）工程中開展人工砂（shā）的研究（jiū）與應用，經過40多年的（de）發展已經積累了豐富（fù）的（de）經驗並形成了係（xì）統的理論（lùn）。受自然環（huán）境的影響（xiǎng），我國缺少優質天然砂，而富有石灰岩的貴（guì）州。四川等省（shěng）份較早開（kāi）展人工砂的研究工作。自上世紀九十年代以來，由於各種工程建（jiàn）設的（de）急劇增（zēng）多和天然砂的資源缺乏，北京，上海，河南等省市也相繼開展人工砂的研究。人工砂的應（yīng）用（yòng）可以更好的保護環境，節約成本，實現可持續發展，應用人工砂代替天然（rán）砂已勢在必行！

一. 人工砂概況

1.人工砂的（de）工程應用

成功應用人工砂的水利，水電工程很多。如三峽大壩二期，三期工程中全部采用花崗岩人工砂作細骨料：龍灘（tān）水電站的混（hún）凝土方量（liàng）為575.6萬（wàn）m³，采用石灰岩人工砂作細骨料：烏江構（gòu）皮灘電站采用灰岩生產人工砂：湖北宣恩洞坪水利樞（shū）紐工程采用灰岩生產人工砂及人工碎石：湖北天堂抽水蓄能電（diàn）站，皂市水利樞紐工程采（cǎi）用灰岩生產人工砂，施（shī）工時則采用天然砂與人工砂混合的辦法。

很多橋梁工程也廣泛應用人工（gōng）砂（shā）。如株洲：六盤水鐵路複線南山河特大橋使用人工砂做細骨料配（pèi）製C55超（chāo）緩混凝土，重慶嘉陵江黃花（huā）園大橋主橋箱結構也使用的人工砂和特細砂混摻的C50混凝土，均取得較好的應用效果。

在商（shāng）品混凝土應用方（fāng）麵，北京世紀財富中心C60混凝土全（quán）為（wéi）人工砂混凝土。此外，北（běi）京恒坤混凝土郵箱公司和北京恒坤拓峰采石有限公司（sī）采用幹法生（shēng）產石灰石人工砂，在1年多（duō）的時間裏累計生產商品（pǐn）混凝土40多萬（wàn） m³，多（duō）數使用純人工砂（shā），石粉含量應用範圍達8％~15％，應用於各種工程，取得了很好的效果。2005年（nián）北京地區人工砂的產量（liàng）已占據混凝土建築用砂的10％左右。隨著人們對（duì）人工砂認識的逐漸深入，以及人工砂質量的進一步提高，人工砂混凝土所占有的份額（é）必然會逐步增加。

在國外（wài），美國，英國，日本等國家使用人工砂已有幾十年（nián）的（de）曆史。美國（guó）地質勘探局（jú）根據資源利用率和環（huán）保的需要，在1996年（nián）對人工砂及（jí）其母岩進行過調查，結果顯示（shì）人工砂大致占細骨料的（de）20％。日本在上（shàng）世紀80年代，天然集料與人工集（jí）料（liào）的使用比例大約（yuē）為0.9:1，而到90年代則降為0.5:1。

2.人工砂的技術標準（zhǔn）

不同（tóng）國家製定的人工砂技（jì）術標準不論是級配，細度模數還是石粉含量存在差異。愛石粉的含量方麵上，我國與國外在（zài）規定含量時考慮角度明（míng）顯不同。美國標準ASTM C33-1999《混凝土集料（liào）標（biāo）準（zhǔn）規範》是根據混凝土耐（nài）磨要求進行規定的;英國標準BS882:1992《用於混凝（níng）土的石料》則根據重（chóng）載混凝土路麵和普通混凝土（tǔ）規定人工砂石（shí）粉含量的要求；日本標準JIS A 5005:1993《混凝土碎石（shí）人工砂》對用於混凝（níng）土人工（gōng）砂石粉（fěn）含量的要求是（shì）統一的；我國國家標準（zhǔn）GB/T14684-2001<建築用砂》則按混凝土強度等級規定人工砂中石粉（fěn）含量。在我國的地方標準中，貴州省DBJ22-016-95《山砂混凝土技術規範》和重慶市DB50/5017-2000《混凝（níng）土用人工砂質量標準及控製（zhì）方法》等也均采（cǎi）用按照強度（dù）等級的方法來規定（dìng）石粉的含（hán）量（liàng）。不同國家的（de）標準中隊（duì）混凝土人工砂石粉的含量的限製是不同的。我過不同地方標準（zhǔn）中隊混凝土人工砂十分含量的較高限值也有所不（bú）同。

中，日，美對石粉含量限製比較嚴格。由於正常人工砂生產線過程中會產生10％左右的石粉，嚴格的石粉含量增加了人工砂的生產成本，同時限製了人工砂的使用。我國哦（ò）不同的省市也存（cún）在不同的標準要求。相關的研究表明，人工砂的石粉含量可以比現行國標放（fàng）寬一些，較近，我國擬修訂的建（jiàn）工行業標準JGJ52《普通混凝土用砂石質量（liàng）標準及檢驗（yàn）方法》征求意（yì）見稿中，提出將人工砂中的石粉含量放寬為5％（大於等（děng）於C60混凝土），和（hé）7％（介於C30~C60混凝土之間）和10％（小於C30混（hún）凝土），這對人工砂的推廣應用將有積極的促進作用。

二. 人工砂的性能（néng）特征

與天然砂相比，人工砂自身有明顯的特點（diǎn）。它的顆粒與形狀（zhuàng）多呈三角形或方矩體，表麵粗糙，棱角尖銳，一（yī）般球形度比天然砂小，目前（qián），人工砂多為級配可以調整，含有一定（dìng）量的石粉的中粗砂。由於全國各地生產人工砂的母（mǔ）岩（yán），生產工藝和設備不同，生（shēng）產出的人工砂質量（liàng）相差很大。人工砂（shā）的質量主要受（shòu）粒形、細度模數、級配、石粉含量等影響。現行標準中，隻要根據3個因素進行規定，從而確定人工砂的質量（liàng）穩定。

1：人工（gōng）砂的粒形

英國標準BS882:1992《用於混凝土的史料》中對石料形狀（zhuàng）分為6個（gè）類別：圓（yuán）形、不規則（zé）行、角錐（zhuī）形、長條形和扁長（zhǎng）形。人工砂的粒形主要為角錐形和不規則行，關隨著母岩種類（lèi）。人工砂設備不同而變化。顆粒的形狀對緊密堆積存在重要影響，實際應用中更加期望獲得圓形（xíng）的（de）顆粒（lì），它不僅有利於（yú）緊密堆積，更有利於增加混凝土的工（gōng）作性。一般來說，製砂設備（bèi）導致的顆粒形（xíng）狀中：棒（bàng）模式（shì）、錘式破碎機和衝擊式破碎機等優於反擊式破碎機、圓錐式（shì）破碎機和旋盤是、顎式破碎機、輥式破碎機和旋回式較差，但前者製造成本較高。北京恒坤拓峰采石有（yǒu）限公司采用反擊式破碎（suì）機和立軸式破碎機生產的顆（kē）粒形狀方正（zhèng）效率高（gāo），細度模式可控製偉2.4~3.0，石粉含量為2%~18%，同事，幹法（fǎ）生產解（jiě）決了除塵問題。

人（rén）工砂的粒形對混凝土的影響主要體現在下麵幾個方麵：（1）粒形的規則與否影（yǐng）響到集（jí）料自身的緊密堆（duī）積成（chéng）都和空隙率大小，從而影響（xiǎng）填充集料空隙的水泥漿體的體積。（2）不規則的粒（lì）形具有更大的比表麵積，它需要的包裹漿體體積同樣增加。（3）人工砂行政影響新拌混凝土工作性能及它與水泥漿體界麵的機械齧合力等。

2.人工砂的細（xì）度（dù）模數

對於定製生產（chǎn）的（de）人工砂，其細（xì）度模數是可以控製的。在（zài）生產（chǎn）工藝（yì）中（zhōng），通過調節不同篩分的（de）比例達（dá）到預定的細度（dù）模數。對於加碎石篩除的小於4.75mm的石（shí）屑，由於其顆粒級配並沒（méi）有（yǒu）嚴格按照相關標準來配製，所以細度模數相差很大，使用時要認真選擇控製。對於細度模數不合適的人工砂，可（kě）以與天然中（zhōng）砂或細砂等通過實驗確定（dìng）混合比例後使用。

前麵所提及的水利（lì）、水電工程中，人工砂的細度模數大多控製在3.0以（yǐ）下。如三峽大壩中花崗岩人工砂的細度模數為2.7；龍灘水電站中人工砂的細度模數（shù）為2.9；吳江構皮（pí）灘電站人工砂的細度模數為2.5；天堂抽水蓄能電站人工砂的細（xì）度模數為2.5。在商品混凝土中使用的人工砂一般為中（zhōng）粗砂。北（běi）京市建築市場目前存在兩種人工砂：一是完全替代天然砂的人工砂，這種人工砂細度模數較小（xiǎo），一（yī）般在3.0以下。二是與天然砂混合使用的人工砂，它的細（xì）度模數偏高，一般在3.0以上，個別達到4.4以上。過大的細度模數表明集料中（zhōng）的粗顆粒比（bǐ）例偏大，而0.315mm以下的比例較（jiào）小。這種人工砂自身很難達到較緊密堆積（jī）狀態，從而增加了混凝土中膠凝材料的總量，並影響到回南寧台的各種性能。對於過粗的人工砂，一般是采用天然粉砂來補充小於0.315mm部分，從而控製混合砂的細度模數在中砂範圍之內。如果想是想人工（gōng）砂完全替代天然（rán）砂的目的，就（jiù）必須通過選擇人工砂（shā）設備和控製生產工藝來生產（chǎn）細度模數小於3.0，級配（pèi）優（yōu）良的優質人工砂。

對於相同粒形的（de）集（jí）料來說，總存在著優良的級配。優良（liáng）的級配意味著集料自身能（néng）夠通過大（dà）小（xiǎo）顆（kē）粒的較佳（jiā）比例來接近較緊密的堆（duī）積狀態，此時空隙率較小。人工砂的級配範圍從幾個（gè）μm到4.75mm，其中石粉（fěn）的平（píng）均粒徑一般（bān）為30μm~40μm，並起到微填充（chōng）的（de）作用。當人工砂顆（kē）粒從4.75mm、2.36mm、1.18mm~0.08mm彼此（cǐ）相互填充時，較後的空隙需要一定量的十分（fèn）來（lái）填充。從級配及（jí）堆積的角度來考慮，適量的石粉含量是有益的。由於當前國家標準（zhǔn）中十分含量的限製（zhì）很低，很多人工砂生產企業采用水洗或者風選方式來除去超標的石粉，但與此同時破（pò）壞了（le）人工砂的級配。當（dāng）石粉行兩小於3%，細度模數較（jiào）大，此時人工砂（shā）的級配一般都比較差（chà），表現為空隙率比較大。我們在調研過程中發現：有的人工砂砂石粉含量2.5%、細度模數4.3，其鬆（sōng）散堆積空隙率為52.6%；石粉含量14.8%、細度模數2.7的（de）人工砂的鬆散堆積空隙率為34.3%。

人工砂的級配直接（jiē）影響到（dào）混凝土中膠凝材料（liào）用量。級配優良的（de）集料自身緊密堆積後，僅僅需要少量的膠凝材料填充集料的空隙並黏結顆粒。當集料級配較（jiào）差時，此時（shí）具有較大的空隙率，則需要更多的（de）膠凝材料來填（tián）充空隙，但成本增加。當然（rán）隨著（zhe）緊密堆積程度加大，骨料顆粒隻講摩擦力也隨之增長，對（duì）混凝土工作性能產生影響。存在較近的顆粒級配，同時滿足膠凝材料用量與（yǔ）工作性能的協調。當（dāng）人工砂中（zhōng）的石粉含量少而且級配（pèi）較差時，混凝土拌（bàn）合物更加容易產生離析、泌水現象，這種現象在低強度貧漿混凝土中表現更為明顯。當石粉的級（jí）配較好時，隨著（zhe）混凝土中十分摻量的（de）增加，混凝土黏度（dù）逐漸變大。對於產生泌水現象的混凝土，可以通過（guò）加入石粉的方法來改善混凝土的工作性能。

4.人工砂（shā）的石粉含量

石粉是指人工砂中粒（lì）徑小於75μm的顆粒含量。含泥量是（shì）指（zhǐ）天然砂（shā）中粒徑小於75μm的顆粒含量（liàng）。在人工砂生產過（guò）程中不可避（bì）免的灰帶入泥。國家標準GB/T14684-2001規定通過亞甲藍實驗來（lái）判斷粉體材料（liào）是石粉還是泥以及它們（men）的相對比例。國（guó）標規定亞甲藍實驗的MB值應小於1.4，很（hěn）多人工砂（shā）生產逛街控製MB值在0.5以下，以減小人工砂含泥帶鬼混凝（níng）土的負麵影（yǐng）響。

石粉的較佳摻量還與混凝土等級有關。在低強度等（děng）級貧漿混凝土中石粉（fěn）作用更加明顯，此時石粉主要作為一種有益的惰性材（cái）料，起到類似於礦物摻和料的填充作用，石粉的（de）化（huà）學相對要比礦物摻和料的填充作用，石粉的化學相對要比礦物摻和料小的多。在高強（qiáng）混凝土（tǔ）華總膠凝材料總量本身已（yǐ）經很多，加入過量石（shí）粉會增加（jiā）相應的（de）黏度，congenial影響到混凝土的各種性能。

石粉在混凝土中的作用主要（yào）表現為填充效應（yīng）、品核效（xiào）應和活（huó）性效（xiào）應。因此，石粉不僅影響到混凝土的（de）工作（zuò）性能、力（lì）學性能，還影響到後期（qī）的耐久性能。石粉對混凝土耐（nài）久性能的影響主要體現在下麵幾個方麵：（1）混凝土的（de）收縮：石粉含量會增大混凝土幹縮，隨著含量的增大，趨勢更加明（míng）顯。因此，對人（rén）工砂混凝土需要加強早期（qī）養護。但磨細粉煤灰的加入，有效降低了這種幹縮在高強（qiáng）人工砂混（hún）凝土中的發展；（2）混凝土的抗摻性及抗凍性：在一（yī）定範圍內，隨著石粉含（hán）量的增加（jiā），混凝土密實度（dù）提高，混凝土的抗壓強度（dù）、抗折強度相應的增加。有研究人員利用石粉含量11.1%的人工砂配（pèi）製（zhì）28d強度為283.MPa~53.2MPa的高性能混凝土，結果表明（míng）人工砂混凝土的抗滲性和天然砂相同，具有較低的氮離子（zǐ）擴散係數，抗氮離子滲透性高於天然砂，具有優異的抗凍性能。對硬化人工砂混凝土進行SEM分析，發現人工砂與（yǔ）水泥水化凝（níng）膠結合緊（jǐn）密，界麵（miàn）處無裂（liè）縫，幾乎分不出兩者界限（xiàn）。正是這（zhè）種界麵（miàn）的強化使得人工砂混凝（níng）土耐久性得以提高。

三、人工砂高強（qiáng）混凝（níng）土的（de）研究與（yǔ）應用

隨著各種高效減水劑的廣泛應用，混（hún）凝土進一步向高（gāo）強、高（gāo）性能等（děng）方向發展。由於人工砂在混凝土用砂中的市場份額越來越大，進行人工砂高強混凝土的研究與應用具有重要（yào）的實際意義。

機製混凝土配（pèi）合比設計應采（cǎi）用JGJ55-2000《普（pǔ）通混凝土配合比設計規程》的規定。砂率的選（xuǎn）擇主要根據人工砂自（zì）身的細度（dù）模數、石粉含量、混凝土強度等級及其他材料的情況經實驗確定。石料含量高的（de）人工砂可（kě）以采用較（jiào）低的砂率，細度模數大的人（rén）工砂宜選擇較高的砂率。由於（yú）人工砂的表麵粗（cū）糙、多棱角，機械（xiè）齧合力比較強（qiáng），顆粒（lì）之間的摩擦力相對大，人工砂混凝土單位用水量比天然砂混凝土要（yào）適當增加。

從全級配的角（jiǎo）度來考（kǎo）慮，配製人工砂高強混凝土的關鍵之一是（shì）要（yào）有優良的（de）集料。對於人工砂來說，就（jiù）是要有合適的細度模數、石粉含量、良好的級配（pèi）以及較好的（de）粒形（xíng）。由（yóu）於高強混凝土是富漿混凝土，所以石粉的含量不宜太多，同時要通過調整人工砂的細度（dù）模數與級配來（lái）保證混凝土具有優良（liáng）的工作性能、力學性能和耐久性能。

更多更詳細的專業技術知識或新聞資（zī）訊，盡在91视频大全污免费看破碎設備（bèi）網：http://www.rj-lighting.com