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谈谈中国建设行业使用砂石骨料的现状和问题

谈谈中国建设行业使用砂石骨料的现状和问题

2016-11-4

导读:由于受传统观念影响,人们对骨料的认识普遍不足,认为骨料在混凝土中只是起填充作用,骨料质量无关紧要,只要多加水泥行。市场上,不管骨料来自何方,质量如何,只要有货供应即可。事实上,即使对普通混凝土,这种认识也是错误的。混凝土不仅要强度,还要施工性(和易性)和耐久性。骨料的性质对上述性能均有影响。骨料的强度、表面特征、清洁度、级配、颗粒形状、粒径、含泥量和泥块含量等会影响混凝土的强度。骨料的级配、粒型、吸水率、表面特征、黏土矿物含量等会影响混凝土的施工性。骨料的级配、孔隙率、孔结构、渗透性、饱和度、结构和构造、黏土矿物、弹性模量、热膨胀系数、硬度、有害物质等会影响混凝土的耐久性。

我国建设用砂石骨料目前存在以下几个问题:

1.对骨料的重要性仍认识不足,缺少规划,骨料生产和质量落后导致后患无穷

由于受传统观念影响,人们对骨料的认识普遍不足,认为骨料在混凝土中只是起填充作用,骨料质量无关紧要,只要多加水泥行。市场上,不管骨料来自何方,质量如何,只要有货供应即可。事实上,即使对普通混凝土,这种认识也是错误的。混凝土不仅要强度,还要施工性(和易性)和耐久性。骨料的性质对上述性能均有影响。骨料的强度、表面特征、清洁度、级配、颗粒形状、粒径、含泥量和泥块含量等会影响混凝土的强度。骨料的级配、粒型、吸水率、表面特征、黏土矿物含量等会影响混凝土的施工性。骨料的级配、孔隙率、孔结构、渗透性、饱和度、结构和构造、黏土矿物、弹性模量、热膨胀系数、硬度、有害物质等会影响混凝土的耐久性。

上世纪90年代后,全球混凝土的发展趋势是发展高性能混凝土(High performance concrete,简称HPC),而HPC的发展必须有高质量的骨料。我国混凝土方面的专家把骨料的质量视为制约我国混凝土发展的关键。认为当前混凝土质量不好的主要原因是骨料质量太差。2008年北京市砂石市场抽检结果:砂子含泥量、含石量严重超标,骨料级配不合格现象普遍(砂:不合格为70%-100%,石:不合格为56%)。级配是骨料的基本的特性,对混凝土的所有性质都有影响,也是人工生产中完全可以控制的指标,但这样的指标尚不能保障,砂石质量可见一斑。我国《混凝土结构耐久性设计规范》中规定,"为保证混凝土密实性和体积稳定性,应满足骨料级配和粒形的要求,并采用单粒级石子两级配或三级配投料"。目前,一些企业采用粗骨料三级配甚四级配,把空隙率控制在38%左右,有的企业,细骨料采用两级配,合理的利用了采矿废物尾矿砂,生产的混凝土无论从质量还是经济上都取得了好结果。而宁波市一些工程因使用淡化海砂的氯离子超标造成钢筋锈蚀,建成一年多无法使用,天津市某工程使用风化砂配C20的混凝土强度仅达到C10。

近两年,我国高性能混凝土需求量越来越大,特别是高铁和高速公路建设发展迅速,对混凝土的强度等级、施工性及耐久性都提出了很高的要求。然而,由于骨料生产受地域的限制,一些毫无骨料知识的农民纷纷包下山头,购买设备生产骨料,仍停留在几十年前的生产方式上,只不过设备有所改变。95%以上的生产厂没有试验室,《建筑用砂》、《建筑用卵石、碎石》国家标准中规定的出厂检验根本没有落实,要求提供合格证更是形同虚设。笔者曾经亲自考察过山西几个农民投资建厂,而其生产骨料的矿石风化严重,根本不适合生产建筑骨料。笔者还接到过砂生产企业负责人询问什么是粗砂、什么是中砂的电话。而这些还是守法的,非法采砂的质量更无从谈起,而一些工程由于工期和成本的限制,一些其它因素的影响,很难保证这样的骨料不会用在工程上。质量不合格的骨料对工程的危害不是当时显现的,特别是其对耐久性的影响是长期渐变的,无疑给工程质量埋下隐患,"豆腐渣工程"由此产生。

对骨料重要性认识不足还表现没有规划和计划上。近几年,和各地政府越来越重视对自然资源和环境保护,纷纷出台对骨料开采的限制规定,但多是只限不疏或计划不全面与长远,而市场需要并未发生改变,结果是盗采盗挖泛滥,反倒加剧了对资源和环境的破坏。有关非法采砂的报导已是媒体陈旧但又不得不经常提起的题目。在河道挖砂影响了堤岸安全,河势稳定、防汛排洪、水路交通设施、鱼类生存环境;农田和古河道中挖砂形成毁坏了土地、砂石坑千疮百孔留下后患,曾多次发生过儿童在沙坑被淹致死的悲剧;城市山地石料开采,严重破坏了城市景观和绿色植被。另外,骨料在生产和运输过程中还造成对空气和环境的污染,同时,也浪费自然资源和造成税收大量流失。

2.资源的新变化使骨料面临更严格的要求

由于对自然资源的严格限制和人工砂标准的出台,5年来,我国人工砂发展迅猛,在大城市产用量已占70%以上。天然骨料多为水成,经过大自然的加工,产生过程和开采工艺基本一致,因此,其成分基本为硅质,粒型为球体、表面光滑、比表面积小,坚固性普遍合格,不同仅为级配与杂质。由于天然级配无法人为控制,又受成本和资源的限制,天然骨料除含泥量、氯离子含量等有害物质控制较严外,其它尽管不合格,在普通混凝土的使用中也不会产生很大的问题。而人工骨料因所用原料的矿物成分、结构和构造不同,加工机械与工艺不同,它的颗粒级配、粒形、石粉含量等会差别很大。比如,用专门设备生产的机制砂,其级配、细度模数均可做到优于天然砂,粒型完全可与天然砂媲美。而利用各种尾矿生产的颗粒级配多为两头大中间小,粒型呈三角体或方矩体,棱角尖锐,有的片状颗粒较多,细度模数在1.5~4.0之间,石灰岩砂多数偏粗,铁尾矿砂偏细,干法生产的人工砂含有10%以上的石粉等。但这还只是表面特征。由于矿物成分的不同,不同成分的人工砂对混凝土的影响也不同。笔者专门用小于75μm的石粉进行了试验,分别用不同成分的不同细度石粉、外加剂和水泥做水泥净浆流动度和砂浆流动度试验。发现石灰岩石粉吸水性能较低,掺在混凝土中能起减水作用,只要通过合理的配比设计,可替代部分水泥和掺和料,提高混凝土密实度及多方面性能,降低成本。北京某公司已进行了大量的工程实践并取得可以用特制石粉取代100kg/m3以上水泥与矿物掺和料好效果。但砂岩的石粉不但不减水,用水量反而要显著的增加,处理不当会影响混凝土的施工、强度及耐久性。另外,干法生产的人工骨料,与天然骨料有一个明显的区别,其"吸水饱和度"很低,配制混凝土的坍落度损失很大,给施工带来了麻烦,特别是再生骨料和大部分硅质人工骨料,这种现象非常明显。

世邦绿色建材砂石骨料生产现场图

世邦绿色建材砂石骨料生产现场图

在日益重视循环经济和节能减排的大环境下,各种工业废弃物都积极开发出路,面对年排数亿吨的各种尾矿、废石和废渣,骨料行业确实能在综合利用上发挥作用。2010年,有关废物做骨料的标准纷纷制定。仅此一年,有《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土用再生细骨料》、《普通预拌砂浆用钢渣砂》、《泡沫混凝土砌块用钢渣》、《外墙外保温抹面和粘接用钢渣砂》、《混凝土多孔砖和路面砖用钢渣》、《道路用钢渣》等多项标准通过审查待批。这对骨料的生产和使用提出了更高的要求。如果,还是不重视骨料质量,不认真执行标准,不仅不能利用好这些再生资源,反而会给工程带来危害。

绿色建材骨料,可以用一套完整的设备来生产,上海世邦会提供相应的安装售后服务。

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