混合砂在混凝土中的应用前景

冯春牛

摘要：天然砂资源日益紧缺，全球已经面临枯竭。人工砂的应用已成为混凝土行业发展的大趋势。

人工砂和天然砂各有特点，并指出了目前混合砂在混凝土中的应用所需的注意事项。

关键词：人工砂;混合砂;混凝土

砂作为一种普通的建筑材料，称其为细骨料。是我们城市基建中不可缺少的建筑材料之一。砂在混凝土中的作用非常重要，它起着骨架作用。合理使用砂的混凝土有利于细骨料之间与水泥、活性惨合料的结合，与石子一起起到骨架作用，提高混凝土流动性，抗渗、耐久性能，还可以降低水泥用量。本文针对人工砂和特细砂按一定比例混合而成的的混合砂在混凝土中的应用进行了较系统的研究，拓展了细骨料资源的利用范围，为砂的产业化、多样化和环保化发展提供了保障。

1.砂的应用现状及存在的问题

改革开放以来，伴随着国内经济建设的快速发展， 我国混凝土砂经历了大规模的开采。 某些地区出现无规、超负荷采挖天然砂，已经严重破坏生态环境。2018年11月7日，国家统计局公布《战略性新兴产业分类（2018）》，人工砂、砂石产业相关产品及装备产品等被正式纳入我国“战略性新产业”重点产品。目前，我国实际生产、应用、研究的砂体上可能包括为二种：天然砂、人工砂。

1.1 天然砂

在过去的十几年里， 天然砂主要由河道开采，是一种短时间内不可再生的资源。随着基建规模的日益擴大，我国不少省份出现可采天然砂资源逐渐减少甚至枯竭的状况，与此同时，砂的价格和运输成本不断上涨，但即使这样，有些地区用砂高峰时，还是无砂可用，影响了工程建设的进展。天然砂的质量状况也发生了变化，目前，开采天然砂的质量情况是粗砂几乎没有，中砂越来越少，细砂和特细砂占绝大多数。

由于天然砂资源短缺，价格上涨，同时建筑市场需求量的不断猛增，导致目前砂的生产向采矿方向发展，生产人工砂成为一种趋势。

1.2  人工砂

我国从20世纪60年代起，进行人工砂的生产和使用。目前几乎我国所有省份都在推广和应用人工砂。2002年2月1日起实施的国标GB/T14684—2001《建筑用砂》首次增加了人工砂、混合砂种类，确定了人工砂为新的砂源，明确提出我国的人工砂不能只限于国外单纯用矿山原料加工的人工砂，同时要发展用尾矿加工制成的人工砂;另外，为了使砂石产品技术标准的统一，行业标准JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》也加入了上述人工砂的内容。

为了保护环境和合理使用不可再生资源，我国天然砂的开采使用得到基本控制，人工砂逐步进入市场。人工砂的生产工艺和品质目前发展极不平衡，在推广过程中遇到很大的阻力。其原因是多方面的，有人们认识的原因，有生产工艺及人工砂自身的缺陷的原因，还有宣传不足和行业使用习惯等原因，但最主要还是人工砂生产技术水平和品质低，影响我国细骨料应用发展的关键。

目前细骨料应用中存在的问题

在目前应用的细骨料中，人工砂所占的比例越来越大，尤其以混合砂的应用最为普遍。由于我国善未建立正常细骨料市场的地区并不多，致使在混合砂的应用上出现了很多问题，如下几点较为突出：

（1）混合砂质量的控制存在问题：  目前大部分地区都是由企业自行采购人工砂和天然砂，然后在使用时将两种砂按比例混合后用于混凝土的配制当中。由于混合砂的质量受人工砂和天然砂本身质量的影响而波动，所以从质量控制的角度来看，混合砂的质量最后由企业自己把关，企业不仅要对进场的人工砂和天然砂严格按照JGJ52-2006检验，还要对混合砂进行质量控制。

（2）混合砂在混凝土应用中的局限性：由于人们对混合砂观念的改变与研究，人们在混合砂的应用上已经有选择性的在较高强度等级的混凝土中使用，据调查，大多数地区使用混合砂生产混凝土一般不限于低标号了，例如C50、C55也已经使用混合砂生产。

2.混合砂配制工艺的研究

针对细骨料在应用中存在的问题，本文从混合砂的配制入手，提出了从生产源头配制混合砂的思路，真正将混合砂作为一种产品纳入企业质量控制体系，以便使现有天然砂和天然岩石（卵石等）资源得到合理有效的利用。

混合砂配制的工艺流程及配制原则

（1）本文提出的根据不同砂的颗粒级配及相关参数准确配制高品质的混合砂，该混合砂具有如下优点：①颗粒级配合理，粗细适中;②质量稳定，有效缓解了天然砂资源紧张的局面。

（2）混合砂的配制：人工砂、特细砂可以按照一定比例混合制得符合《GB/14684-2011》 所规范的Ⅱ区标准。

3.混合砂在混凝土中的应用实践

本文选用常州市金坛区某石料厂生产的人工砂，江西鄱阳湖的特细砂进行了混合的配制，最终确定了以下两组组成的混合砂（见表1）用于实验研究。

混合砂与原来的人工砂和特细砂相比较，颗粒级配符合标准规定的Ⅱ区，颗粒搭配良好，细度得到了优化，达到了中砂的要求范围。

3.1 混合砂在混凝土中的应用实践

本文用混合砂2配制了混合砂混凝土，并用江西鄱阳湖天然中砂配制的混凝土作了比较，试验结果如下：

① 混合砂混凝土拌合物的坍落度与天然中砂混凝土拌合物的坍落度相当，虽然前者的扩展度稍小于后者，但仍能满足泵送施工的要求，更能满足一般条件下混凝土的施工要求。

② 混凝土的收缩率与天然中砂混凝土的收缩率相同，弥补了人工砂混凝土收缩率太大的缺点。

③ 混合砂能够配制高强度等级的混凝土（实测强度最高达到了63.5MPa）。

3.2 使用混合砂的优点

混合砂的使用，不仅能有效缓解我国天然砂严重短缺的局面，还可以充分利用卵石、岩石等，提高细骨料的质量，起到保护环境的作用  其优点如下：

① 改善生态环境，降低成本;

② 取代优质天然砂，提升细骨料的品质稳定;

③ 保证了混凝土行业的可持续开展。

4.结论建议

（1）配置高强度混凝土时，不宜单独使用特细砂，应与天然粗砂、人工砂按适当比例混合使用。混合砂的高强度混凝土在实际生产过程中，搅拌时间适当延长30-60S。

（2）在配置混合砂过程当中，还应该考虑到人工砂中石粉含量对于混凝土的流动性以及强度等影响。注：亚甲蓝测定值MB须符合混凝土的强度等级对应的标准。