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砂石骨料生產線設備
大型砂石骨料生產線現場

建設用砂石骨料現狀分析

建設用砂石骨料,建筑和水利業如此稱謂,建材和交通業又稱集料,實際上就是俗稱的建筑用砂石。它主要用于工程基礎、混凝土、砂漿和相應制品。

我國建設用砂石骨料目前存在以下幾個問題:

1.對骨料的重要性仍認識不足,缺少規劃,骨料生產和質量落后導致后患無窮

由于傳統的觀念,人們對骨料的認識普遍存在著不足,認為骨料在混凝土中的作用只是填充,骨料質量無所謂,只要多加水泥就行。市場上,不管骨料來自何方,質量如何,只要有貨供應即可。事實上,即使對普通混凝土,這種認識也是錯誤的?;炷敛粌H要強度,還要施工性(和易性)和耐久性。骨料的性質對上述性能均有影響。骨料的強度、表面特征、清潔度、級配、顆粒形狀、最大粒徑、含泥量和泥塊含量等會影響混凝土的強度。骨料的級配、粒型、吸水率、表面特征、黏土礦物含量等會影響混凝土的施工性。骨料的級配、孔隙率、孔結構、滲透性、飽和度、結構和構造、黏土礦物、彈性模量、熱膨脹系數、硬度、有害物質等會影響混凝土的耐久性。

上世紀90年代后,全球混凝土的發展趨勢是發展高性能混凝土(HPC),而HPC的發展必須有高質量的骨料。我國混凝土方面的專家把骨料的質量視為制約我國混凝土發展的關鍵。認為當前混凝土質量不好的主要原因是骨料質量太差。2008年北京市砂石市場抽檢結果:砂子含泥量、含石量嚴重超標,骨料級配不合格現象普遍(砂:不合格為70%-100%,石:不合格為56%)。級配是骨料的最基本的材性,對混凝土的所有性質都有影響,也是人工生產中完全可以控制的指標,但這樣的指標尚不能保障,砂石質量可見一斑。我國《混凝土結構耐久性設計規范》中規定,"為保證混凝土密實性和體積穩定性,應滿足骨料級配和粒形的要求,并采用單粒級石子兩級配或三級配投料"。目前,一些企業采用粗骨料三級配甚至四級配,把空隙率控制在38%左右,有的企業,細骨料采用兩級配,合理的利用了采礦廢物尾礦砂,生產的混凝土無論從質量還是經濟上都取得了好結果。而寧波市一些工程因使用淡化海砂的氯離子超標造成鋼筋銹蝕,建成一年多就無法使用,天津市某工程使用風化砂配C20的混凝土強度僅達到C10。

近兩年,我國高性能混凝土需求量越來越大,特別是高鐵和高速公路建設發展迅速,對混凝土的強度等級、施工性及耐久性都提出了很高的要求。然而,由于骨料生產受地域的限制,一些毫無骨料知識的農民紛紛包下山頭,購買設備生產骨料,仍停留在幾十年前的生產方式上,只不過設備有所改變。95%以上的生產廠沒有試驗室,《建筑用砂》、《建筑用卵石、碎石》國家標準中規定的出廠檢驗根本沒有落實,要求提供合格證更是形同虛設。筆者曾經親自考察過山西幾個農民投資建廠,而其生產骨料的礦石風化嚴重,根本不適合生產建筑骨料。筆者還接到過砂生產企業負責人詢問什么是粗砂、什么是中砂的電話。而這些還是守法的,非法采砂的質量就更無從談起,而一些工程由于工期和成本的限制,一些其它因素的影響,很難保證這樣的骨料就不會用在工程上。質量不合格的骨料對工程的危害不是當時就顯現的,特別是其對耐久性的影響是長期漸變的,無疑給工程質量埋下隱患,"豆腐渣工程"由此產生。

對骨料重要性認識不足還表現沒有規劃和計劃上。近幾年,中央和各地政府越來越重視對自然資源和環境保護,紛紛出臺對骨料開采的限制規定,但多是只限不疏或計劃不全面與長遠,而市場需要并未發生改變,結果是盜采盜挖泛濫,反倒加劇了對資源和環境的破壞。有關非法采砂的報導已是媒體陳舊但又不得不經常提起的題目。上網查"非法采砂",有關報導從去年5月的178,000項又增至當前的245,000項。在河道挖砂影響了堤岸安全,河勢穩定、防汛排洪、水路交通設施、魚類生存環境;農田和古河道中挖砂形成毀壞了土地、砂石坑千瘡百孔留下后患,曾多次發生過兒童在沙坑被淹致死的悲??;城市山地石料開采,嚴重破壞了城市景觀和綠色植被。另外,骨料在生產和運輸過程中還造成對空氣和環境的污染,同時,也浪費自然資源和造成稅收大量流失。

2.資源的新變化使骨料面臨更嚴格的要求

由于對自然資源的嚴格限制和人工砂標準的出臺,5年來,我國人工砂發展迅猛,在大城市產用量已占70%以上。天然骨料多為水成,經過大自然的加工,產生過程和開采工藝基本一致,因此,其成分基本為硅質,粒型為球體、表面光滑、比表面積小,堅固性普遍合格,不同僅為級配與雜質。由于天然級配無法人為控制,又受成本和資源的限制,天然骨料除含泥量、氯離子含量等有害物質控制較嚴外,其它盡管不合格,在普通混凝土的使用中也不會產生很大的問題。而人工骨料因所用原料的礦物成分、結構和構造不同,加工機械與工藝不同,它的顆粒級配、粒形、石粉含量等會差別很大。比如,用專門設備生產的機制砂,其級配、細度模數均可做到優于天然砂,粒型完全可與天然砂媲美。而利用各種尾礦生產的顆粒級配多為兩頭大中間小,粒型呈三角體或方矩體,棱角尖銳,有的片狀顆粒較多,細度模數在1.5~4.0之間,石灰巖砂多數偏粗,鐵尾礦砂偏細,干法生產的人工砂含有10%以上的石粉等。但這還只是表面特征。由于礦物成分的不同,不同成分的人工砂對混凝土的影響也不同。筆者專門用小于75μm的石粉進行了試驗,分別用不同成分的不同細度石粉、外加劑和水泥做水泥凈漿流動度和砂漿流動度試驗。發現石灰巖石粉吸水性能較低,摻在混凝土中能起減水作用,只要通過合理的配比設計,可替代部分水泥和摻和料,提高混凝土密實度及多方面性能,降低成本。北京某公司已進行了大量的工程實踐并取得可以用特制石粉取代100kg/m3以上水泥與礦物摻和料好效果。但砂巖的石粉不但不減水,用水量反而要顯著的增加,處理不當會影響混凝土的施工、強度及耐久性。另外,干法生產的人工骨料,與天然骨料有一個明顯的區別,其"吸水飽和度"很低,配制混凝土的坍落度損失很大,給施工帶來了麻煩,特別是再生骨料和大部分硅質人工骨料,這種現象非常明顯。

在日益重視循環經濟和節能減排的大環境下,各種工業廢棄物都積極開發出路,面對年排數億噸的各種尾礦、廢石和廢渣,骨料行業確實能在綜合利用上發揮作用。這幾年,有關廢物做骨料的標準紛紛制定。僅今年一年,就有《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土用再生細骨料》、《普通預拌砂漿用鋼渣砂》、《泡沫混凝土砌塊用鋼渣》、《外墻外保溫抹面和粘接用鋼渣砂》、《混凝土多孔磚和路面磚用鋼渣》、《道路用鋼渣》等多項標準通過審查待批。這就對骨料的生產和使用提出了更高的要求。如果,還是不重視骨料質量,不認真執行標準,不僅不能利用好這些再生資源,反而會給工程帶來危害。

大型砂石骨料生產線工程案例

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